Was ist eine selektiv neutrale genotypische Veränderung?

Mutationen in DNA- oder RNA-Sequenzen führen nicht notwendigerweise zu signifikanten Änderungen in den Funktionen der Proteine, die sie kodieren (oder im Fall von RNA-Ribozymen, der Ribozymfunktion). Dies liegt daran, dass die Änderung der DNA/RNA-Sequenz aus verschiedenen Gründen die Struktur und Funktion des Ribozyms/Proteins (die Funktion, die zur Fitness des Organismus beiträgt) möglicherweise nicht wesentlich verändert. Wenn zwei Allele eines Gens mit unterschiedlicher Sequenz eine äquivalente Funktion haben (wieder in Bezug auf die Funktion des Gens, das Fitness bereitstellt), sind die Unterschiede zwischen ihnen selektiv neutral.

Das neutrale Netzwerk besteht aus jeder Variation in der Sequenz des Gens, die von einer anderen Sequenz (von äquivalenter Fitness) durch eine einzelne Basenpaarmutation erreicht werden kann (dies sind nicht die einzig möglichen Mutationstypen, aber sie sind häufig und mehr wahrscheinlich neutral als drastischere Änderungen). Wenn ich zum Beispiel (unter Verwendung einer unrealistisch kurzen Sequenz) ein Gen mit der Sequenz 0 AACAATGCTGACTGA und die Allele 1 AACAATGCTGACTAA, 2 AACAATGCTGACAGA, 3 AACAATGCTGACTGG mit äquivalenter Funktion hätte, wären 1, 2 und 3 direkt mit 0 in verknüpft neutrales Netzwerk, da sie sich alle durch ein einziges Basenpaar von 0 unterscheiden. Die Sequenz 4 GACAATGCTGACTAA wäre bei gleicher Funktion ebenfalls im Netzwerk, da sie sich um ein Basenpaar von Sequenz 1 unterscheidet.

Jedes Gen im Netzwerk, das durch Mutationen gegenseitig zugänglich ist, bedeutet, dass ich mit einer der oben genannten Sequenzen beginnen und jede der anderen durch eine Reihe von Mutationen einzelner Basenpaare erreichen könnte, die das Netzwerk durchqueren (dh ich könnte zuerst 0 in 4 mutieren Mutation zu 1, ein anderes Netzwerkmitglied, dann zu 4).

Der genotypische Raum umfasst die Sequenzen aller vorhandenen Allele des Gens. Dieses Papierlegt nahe, dass diese Sequenzen dazu neigen, diese Netzwerke zu bilden und sich insbesondere zu stark miteinander verbundenen Netzwerken zu entwickeln. Dies sind die strukturellen Informationen, auf die sich der Autor bezieht. Es sollte leicht vorstellbar sein, wie dies Robustheit gegenüber schädlichen Mutationen verleihen könnte. Betrachten wir unsere Sequenzen von oben, stellen Sie sich vor, jede Sequenz wäre nur mit zwei anderen selektiv neutralen Sequenzen verbunden, die eine lange Kette bilden. Die Sequenz AACAATGCTGACTGA ist 15 Basenpaare lang mit 45 möglichen Einzelmutationen, wenn nur zwei davon selektiv neutral sind, ist die Chance, zu einem neutralen Netzwerkmitglied zu mutieren, gering, und selbst wenn Sie auf eine neutrale Mutation treffen, Ihre Chance zu treffen Eine andere neutrale Mutation beim nächsten Mal (zurückkehren oder weiter in der Kette weitergehen) ist immer noch nur 2/45. Stellen Sie sich nun vor, dass das neutrale Netzwerk hochgradig miteinander verbunden ist, wobei die Sequenz 0 mit den Sequenzen 1, 2, 3 und mehreren anderen neutralen 1-Basenpaar-Änderungen verknüpft ist. Stellen Sie sich vor, diese Sequenzen sind durch andere neutrale Zwischenprodukte (die 2 Basenpaar-Mutationen entfernt sind) miteinander verbunden 0). Die Wahrscheinlichkeit, dass eine einzelne Mutation neutral ist, ist nicht nur höher, sondern nachfolgende Mutationen (denken Sie daran, dass dies Reversionen von früheren Mutationen beinhalten) bleiben mit größerer Wahrscheinlichkeit innerhalb des Netzwerks (es ist wahrscheinlicher, dass Sie zu 0 zurückkehren.

Hätten Sie mehr langfristigen Erfolg, wenn Sie ein Fitness-Plateau umrunden oder über ein Fitness-Seil gehen, das über dem Abgrund hängt?