Wie kann festgestellt werden, ob Änderungen der Häufigkeit eines Allels auf genetische Drift oder Selektion zurückzuführen sind?

Angesichts der Tatsache, dass sowohl die natürliche/künstliche Selektion als auch die genetische Drift evolutionäre Mechanismen sind, die beeinflussen, wie sich die Allelfrequenzen in einer Population verschieben:

Gibt es Möglichkeiten festzustellen, ob eine Frequenzverschiebung für ein bestimmtes Gen/Allel auf genetische Drift oder Selektion zurückzuführen ist? Mit anderen Worten: Wenn wir sehen, wie ein Allel eine Population übernimmt, gibt es dann eine Möglichkeit zu wissen, ob es ausgewählt wurde oder nur „Glück hatte“?

UPDATE : Da dieses Thema in der experimentellen Biologie anscheinend ziemlich komplex ist, möchte ich klarstellen, warum ich das frage und was ich zu lernen hoffe.

Ich suche nach einem „theoretischen Weg“, um zu bestimmen, ob die Änderungen der Allelfrequenzen in nachfolgenden Generationen das Produkt der Selektion oder bloße Drift sind.

Ich wende einen genetischen Algorithmus zur Optimierung von Websites an, wobei jedes Gen einen Aspekt der Benutzererfahrung dieser Website bestimmt. Die Frage ist, ob die Allele, die ich in den fittesten Lösungen (= die beste Benutzererfahrung, bewertet von Besuchern) auftauchen sehe, zufällig dorthin gelangt sind oder tatsächlich zur Eignung der Kandidatenlösung beitragen (= einen Unterschied bei der Gestaltung der Benutzererfahrung machen).

Antworten (1)

Gibt es eine Möglichkeit, die Auswahl von der Drift zu entwirren?

Ja, es gibt tatsächlich viele Wege ... so viele, so unterschiedliche Wege, dass es unmöglich ist, diese Frage richtig zu beantworten. Hoffentlich gibt Ihnen die folgende Antwort eine Vorstellung davon, warum es eine solche Vielfalt an Methoden gibt, und gibt Ihnen Quellen, um Ihr Wissen zu dieser Frage zu erweitern.

Es hängt von den Daten ab, die Sie haben

Die Antwort hängt sehr stark von den Daten ab, die Sie im Sinn haben. Betrachten Sie eine

  • panmiktische Bevölkerung
  • eine strukturierte Population
  • Vergleichen Sie eine große Anzahl von Abstammungslinien entlang einer Phylogenie?
  • Haben Sie Informationen über einen Proxy für die Fitness in dieser Population?
  • können Sie ein Evolutionsexperiment durchführen (hängt stark von der Generierungszeit ab)
  • haben Sie genetische Daten, die zeitlich getrennt sind
  • ...

Und an welche Art von Auswahl denken Sie?

  • balancierende Auswahl
  • Versuchen Sie, Epistasis für die Auswahl zu finden
  • Betrachten Sie eine Form der ausgleichenden Auswahl?
  • Lokale Auswahl
  • ...

Hängt auch davon ab, ob Sie Daten über potenziell korrelierte Variablen haben, wie z

  • phänotypische Daten
  • ökologische Daten

Es gibt Dutzende (oder sogar Hunderte von Methoden, insbesondere wenn Daten zu verwandten Abstammungslinien vorliegen) unter jedem Aufzählungspunkt oben, sodass Ihre Frage definitiv ziemlich weit gefasst ist.

Informationsquelle

Statistische Tests, die auf Null testen, dass keine Auswahl vorliegt, werden oft als "Test der selektiven Neutralität" bezeichnet. Vielleicht möchten Sie Nielsen 2001 und Nielsen 2005 lesen , um einen Überblick über Tests zur selektiven Neutralität in panmiktischen Populationen zu erhalten.

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Was braucht es, um die Methoden zu verstehen, um Selektion und Drift zu entwirren?

Das Verständnis der Tests der selektiven Neutralität kann etwas anspruchsvoll sein, da gute Kenntnisse in klassischer Statistik, bayesscher Statistik, MCMC, ungefährer bayesscher Berechnung und sogar maschinellen Lernalgorithmen erforderlich sind. Es erfordert auch gute Kenntnisse in Populationsgenetik (typischerweise inkl. Koaleszenztheorie) und statistischer Phylogenetik.

Ein konkretes Beispiel

Leider fällt mir kein konkretes Beispiel für einen Test ein, der ohne Vorkenntnisse wirklich leicht zu verstehen ist. Ein klassischer, nicht zu schwerer und historischer Beispieltest für Neutralität in einer panmiktischen Bevölkerung ist die Verwendung von Tajima's D (deren Ableitung Grundkenntnisse in Verzweigungsprozessen erfordert). Vielleicht möchten Sie etwas darüber erfahren, um ein bestimmtes Beispiel zu haben. Ich empfehle Gillespies Buch Population Genetics: A Concise Guide , um mehr über diesen Test zu erfahren. Weitere Buchempfehlungen finden Sie hier .

Ich suche nach einem „theoretischen Weg“, um zu bestimmen, ob die Änderungen der Allelfrequenzen in nachfolgenden Generationen das Produkt der Selektion oder bloße Drift sind. Ich wende dies auf das Verhalten an, das ich bei der Anwendung eines genetischen Algorithmus sehe, bei dem jedes Gen einen Aspekt der Benutzererfahrung einer Website bestimmt. Die Frage ist, ob die Allele, die ich in den geeignetsten Lösungen auftauchen sehe, zufällig dorthin gelangt sind oder tatsächlich zur Eignung der Kandidatenlösung beitragen. Ich hätte dies wahrscheinlich in meiner Frage klarstellen sollen, habe es aber nicht getan, weil ich die Komplexität dieses Problems nicht erkannt habe.
Ich würde vorschlagen, dass Sie für diese spezifischere Frage einen neuen Beitrag eröffnen. Vergessen Sie nicht, Ihr Algorithmusmodell klar zu definieren. A priori würde ich an Ihrer Stelle als ersten Schritt das Frequenzspektrum des Standorts untersuchen und einen Tajima-D-Test durchführen.