Wie ähnlich ist der menschenähnlichste Schimpanse genetisch dem schimpansenähnlichsten Menschen?

Sie könnten an dieser Veröffentlichung in Nature aus dem Jahr 2005 des Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium interessiert sein: Initiale Sequenz des Schimpansengenoms und Vergleich mit dem menschlichen Genom . Es schlüsselt die häufigsten Kategorien der genetischen Variation auf:

Einzelne Nukleotidsubstitutionen treten mit einer mittleren Rate von 1,23 % zwischen Kopien des menschlichen und des Schimpansengenoms auf, wobei 1,06 % oder weniger einer festen Divergenz zwischen den Arten entsprechen.

Wenn wir also ihre Analyse akzeptieren, besteht ~1 % (es heißt "oder weniger", aber an anderer Stelle in der Arbeit wird eine untere Grenze von ~ 0,96 % des Genomunterschieds geschätzt) aus festen Einzelnukleotidunterschieden zwischen Arten.

Kleine Insertionen und Deletionen: Auf der Grundlage dieser Analyse schätzen wir, dass die Genome von Mensch und Schimpanse jeweils 40–45 Mb an artspezifischer euchromatischer Sequenz enthalten und die Indel-Unterschiede zwischen den Genomen somit insgesamt ~90 Mb betragen. Dieser Unterschied entspricht etwa 3 % beider Genome und stellt den Unterschied von 1,23 %, der sich aus Nukleotidsubstitutionen ergibt, in den Schatten; Dies bestätigt und erweitert mehrere neuere Studien.

Weitere ca. 3 % stammen also aus kleinen Einfügungen und Löschungen, was eine feste Abweichung von ca. 4 % zwischen den Populationen ergibt . Diese grobe Schätzung der festen genetischen Distanz zwischen Menschen und Schimpansen ist wahrscheinlich eine vernünftige Schätzung der Distanz zwischen dem nächsten Mensch-Schimpansen-Paar.

Wenn Sie auch wissen möchten, wie weit die beiden am weitesten entfernten Menschen voneinander entfernt sind, wie @Remi.b erwähnt hat, umfassen die Populationen, die wir sequenziert haben, nicht die gesamte Vielfalt unserer Spezies, aber sie ist wahrscheinlich viel kleiner. Sie könnten sich einige der HapMap- oder Human Genome Diversity Project-Papiere ansehen. Als Referenz: Als Watsons Genom sequenziert wurde, gaben sie an, dass sich etwa 0,1 % der Sequenz vom Referenzgenom unterschieden, aber das ist kein besonders vielfältiger Vergleich.

Sie könnten auch an diesem Artikel interessiert sein, in dem die Genome von Mensch, Schimpanse und Bonobo verglichen werden: http://www.nature.com/nature/journal/v486/n7404/full/nature11128.html .

Die Antwort von leekaiinthesky und teilweise in den Kommentaren zur Frage geben ein gutes allgemeines Bild. Ich denke auch, dass die Variation innerhalb der jeweiligen Art deutlich geringer ist als zwischen den Arten . Denken Sie daran, dass auch archaische Menschen wie Neandertaler aus der Variation der heutigen Menschen herausfallen, wenn Sie einen genomweiten (Kerngenom und mt-Chromosom) Vergleich durchführen (siehe Briggs et al. (2009) für das mt-Genom, und Green et al. (2010) für den ersten Entwurf des nuklearen Genoms und Prufer et al. (2014) für das qualitativ hochwertige Genom Betrachtet man Meyer et al. (2012)Sie sehen, dass sogar Denisova-Genome außerhalb der Neandertaler-Variation für ganze Genome liegen); Das bedeutet, dass der Neandertaler, wenn man sich phylogenetische Stammbäume von Nuklear- oder mt-Genomen ansieht, immer eine Außengruppe bildet, unabhängig davon, welche heutigen menschlichen Populationen man betrachtet. Dies wird grob auf 1 % Unterschied zwischen Menschen und Schimpansen, 0,2 % Unterschied zwischen heutigen Menschen und Neandertalern und 0,1 % Unterschied innerhalb heutiger Menschen quantifiziert. Die beiden letzteren scheinen ziemlich nahe beieinander zu liegen, aber: Es gibt keine festen Unterschiede zwischen den heutigen menschlichen Populationen , und dies wird die Unterschiede zwischen den heutigen menschlichen Populationen im Vergleich zu den Unterschieden zwischen heutigen Menschen und Neandertalern oder Schimpansen verwischen .

Allerdings gibt es einen hier noch nicht behandelten Aspekt, den ich für Ihre Überlegungen sehr wichtig finde: Transspezies-Polymorphismen (TSP) . Im ersten Teil meiner Antwort habe ich darauf geachtet, immer auszusprechen, dass große Unterschiede genomweit zu beobachten sind , aber Genome eine Mosaikstruktur haben. Wenn Sie bestimmte Teile des Genoms betrachten, dh Gene oder Haplotypen, gelten diese Hauptunterschiede nicht, und TSP sind ein sehr interessanter Spezialfall davon. TSP sind im Grunde nur Genvarianten, dh Allele, die von verschiedenen Arten geteilt werden. Dies bedeutet, dass Individuen zwischen Arten dieselbe Variante haben können, aber Individuen derselben Art möglicherweise andere Varianten haben. Vereinfacht kann man das so sehenIndividuen zwischen Arten sind an einem bestimmten Genort enger miteinander verwandt als Individuen innerhalb einer Art . Gemeinsame Polymorphismen zwischen Arten können im Prinzip durch drei Mechanismen verursacht werden: (i) genetische Beimischung und Introgression , (ii) molekulare Konvergenz und (iii) TSP entweder durch unvollständige Abstammungssortierung oder Aufspaltungen in der Abstammungslinie von Allelen, die vor der Aufspaltung der Art liegen und beide Allele werden in beiden Arten beibehalten [ Těšický und Vinkler (2015) ]. Diese Abbildung von Těšický und Vinkler (2015) zeigt die drei Mechanismen (siehe die grüne Genealogie für eine unvollständig sortierte Linie und die rote Genealogie für eine Linie mit einer frühen Allel-Linienspaltung).

Die ersten beiden sind in unserem Fall ziemlich unwahrscheinlich, obwohl es einige Hinweise darauf gibt, dass eine Vermischung zwischen Menschen und Schimpansen stattfand, nachdem sich die ursprünglichen Linien gespalten hatten [ Patterson et al. (2006) ]. Unvollständige Abstammungssortierung oder frühe Aufspaltungen in der Allel-Abstammungslinie, dh die TSP-Varianten sind abstammungsgleich, können als TSP im engeren Sinne angesehen werden. Und diese Art von TSP wurde zwischen Menschen und Schimpansen beschrieben, insbesondere für immunbezogene Regionen (siehe Azevedo et al. (2015) für einen Überblick), die unter langfristiger ausgleichender Selektion stehen . Sie können sich dies als zeitlich ziemlich konstanten Selektionsdruck vorstellen, der über einen weiten geografischen Bereich auf verschiedene Arten wirkt und eine ähnliche selektive Reaktion bei den beteiligten Arten auslöst. Angesichts dessen macht es Sinn, dass die Kandidatengene immunbezogen sind, da der Selektionsdruck höchstwahrscheinlich durch Krankheitserreger vermittelt wird. Azevedo et al. (2015) stellen auch fest, dass die Aufrechterhaltung von TSP-Varianten durch ausgewogene Selektion höchstwahrscheinlich durch einen heterozygoten Vorteil oder eine frequenzabhängige Selektion vermittelt wird – beides macht in einem Szenario der Koevolution von Krankheitserregern Sinn. Bisher ist die Zahl der gemeldeten TSP-Loci wirklich gering (wirklich knapp unter einem Dutzend oder so), und dafür könnte es zwei Gründe geben, die sich nicht gegenseitig ausschließen: Erstens und offensichtlich, es könnte sehr wenige TSP geben. Zweitens sind diese Loci sehr, sehr schwer zu erkennen (da Sie Loci ausschließen möchten, die aufgrund von z. B. wiederkehrenden Mutationen vom Zustand her identisch sind), und wir haben möglicherweise noch nicht die Werkzeuge und die Fähigkeit, die meisten von ihnen zu finden.

Um ein Fazit zu ziehen und auf Ihre Frage zurückzukommen, würde ich vorschlagen, dass Ihr Modell der genetischen Lücke zwischen den Arten einer geringfügigen Änderung bedarf. Auch wenn das allgemeine Bild zu passen scheint, dh es gibt einen deutlich größeren Unterschied in der Variation zwischen den Arten als innerhalb der Arten, gibt es auch Überschneidungen in den Far Tails zwischen Schimpansen und heutigen Menschen . Diese überlappenden Varianten sind nicht von Staat zu Staat identisch, dh aufgrund von zufälligen Effekten oder wiederkehrenden Mutationen, sondern sind Signaturen von Polymorphismen in der angestammten Population von Schimpansen und Menschen, die in beiden getrennten Linien immer noch unabhängig voneinander aufrechterhalten werden.

Ich habe mindestens ein Beispiel für Gene gefunden, bei denen dieselben Gene und dieselben Allele sowohl bei Menschen als auch bei anderen Primaten vorkommen, aber die Frequenzen der verschiedenen Allele bei verschiedenen Primatenarten unterschiedlich sind und dies die Gene/Allele sind, die mit dem AB0-Blutsystem assoziiert sind die Menschen und andere Primaten teilen. Zitate von dieser Seite :

Von den Altweltaffen wurde der Schimpanse am besten untersucht (Socha et al., 1984). Interessanterweise haben sie überwiegend Blutgruppe A und in seltenen Fällen Blutgruppe O, aber NIE Blutgruppe B (Socha et al., 1984). Die meisten bei Schimpansen gefundenen Blutsysteme existieren auch beim Menschen, aber es gibt einige artspezifische Merkmale.

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Im Gegensatz zu Schimpansen wurde festgestellt, dass Gorillas NUR Blutgruppe B besitzen.

Jetzt können Sie eine Art statistisches Werkzeug verwenden, das häufig verwendet wird, um die genetische Distanz innerhalb einer Art zu bestimmen, wie z. B. den Fixierungsindex für die Gene, die das AB0-Blutsystem regulieren.

Mit diesem Tool können Sie sagen, dass Ihre genetische Distanz zu Gorillas geringer ist, wenn Sie Blutgruppe B haben, als wenn Sie irgendeine andere Blutgruppe haben. Wenn Sie Blutgruppe A haben, ist Ihre genetische Distanz zu Schimpansen geringer als bei Blutgruppe 0, und Ihre genetische Distanz zu Schimpansen ist am größten, wenn Sie Blutgruppe B haben. Sie können eine Google-Bildersuche nach "Cavalli Sforza" durchführen und finden viele interessante Diagramme, in denen diese Methode auf Menschen angewendet wird.

Sie könnten im Prinzip dasselbe Verfahren mit allen Genen durchführen, die Schimpansen und Menschen gemeinsam haben, aber die Allelfrequenzen unterscheiden sich, und versuchen herauszufinden, wer die geringste genetische Distanz zur heutigen Schimpansenpopulation hat.

Laut einer Studie , auf die hier verwiesen wird, befinden sich solche Bereiche im Genom in Genen, die sich auf die Abwehr von Krankheiten beziehen, wo Sie einen evolutionären Vorteil haben könnten, wenn Sie ein anderes Allel haben als die Menschen um Sie herum, die eine Krankheit bekommen, weil Ihr Allel Sie immun macht.

Eine genomweite Analyse, die nach Beweisen für eine langlebige ausgleichende Selektion sucht – bei der der Evolutionsprozess nicht dazu dient, die beste Anpassung auszuwählen, sondern die genetische Variation in einer Population aufrechtzuerhalten – hat mindestens sechs Regionen des Genoms aufgedeckt, in denen Menschen und Schimpansen teilen dieselbe Kombination genetischer Varianten.