Ma `lumot

O'zgaruvchan tanlov uchun model

O'zgaruvchan tanlov uchun model



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Har xil vaqt oralig'ida qarama-qarshi harakatlarning xulq-atvori va uzoq muddatli oqibatlarini bashorat qilish uchun matematik model bormi?

Masalan, bi-allelik genni ko'rib chiqaylik A, allellar bilan A1 va A2. Uzoq vaqt davomida n1 avlodlar A1 ozgina foydalidir (tanlovning farqlanishi: s1). Bu davrdan so'ng, qisqa vaqt davom etadi n2 avlodlar qachon A2 juda foydali (tanlovning farqlanishi: s2).

Qaysi matematik model allellarning chastota tebranishlarini tavsiflaydi va qaysi allel boshlang'ich chastotani hisobga olgan holda uzoq muddatda aniqlanadi ( f0 ), cheksiz populyatsiya hajmi va tasodifiy juftlashishni nazarda tutgan holda.


Chastotaning tebranishlari har qanday asosiy populyatsiya genetikasi matnida topilgan tanlovning standart modeli bilan aniqlanadi. Ushbu stsenariyda ular juda oddiy shaklni oladi: har bir $i$ uzoq davr mobaynida $A_1$ chastotasi $f_i$ dan $f_icdot (1+s_1)^{n_1}$ gacha ko'tariladi va har bir qisqa davrda $j $ $ A_1 $ chastotasi $ f_j $ dan $ f_j cdot (1/(1+s_2))^{n_2} ga kamayadi. $ Shunday qilib, har bir davrda $ A_1 $ chastotasi $ (1+) o'zgaradi. s_1)^{n_1}/(1+s_2)^{n_2} $. Agar bu miqdor 1 dan oshsa, $A_1$ fiksatsiyaga ketadi; agar bittadan kam bo'lsa, $ A_2 $ fiksatsiyaga ketadi.

Umuman olganda, o'zgaruvchan muhitdagi cheksiz aholi uchun o'rtacha geometrik mosligi yuqori bo'lgan allel fiksatsiyaga o'tadi. Bu natijalarning dastlabki muhokamalari Dempster (1955; Sovuq Bahor Makoni Simplasi. Miqdor. Biol.), Haldane va Jayakar (1963; J. Genetika), va Levontin va Koen (1969; PNAS).


O'zgaruvchan tanlov modellari va McDonald-Kreitman tipidagi tahlillar

Atrofdagi o'zgarishlar tufayli mutatsiyaga qarab selektsiya kuchi vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadi. Biroq, ko'pchilik populyatsion genetik nazariya, selektsiya kuchi doimiy bo'lib qoladi, deb taxmin qiladi. Bu erda biz McDonald-Kreitman (MK) uslubidagi yondashuvlar yordamida moslashuvchan evolyutsiyaning miqdoriy o'zgarishi bo'yicha o'zgaruvchan tanlov bosimining oqibatlarini o'rganamiz. Oldingi ishlar bilan kelishilgan holda, biz o'zgaruvchan tanlov mutatsiyada kutilgan tanlanish kuchi nolga teng bo'lsa ham, adaptiv evolyutsiyaning dalillarini yaratishi mumkinligini ko'rsatamiz. Shu bilan birga, biz ham polimorfizmga, ham divergensiyaga hissa qo'shadigan mutatsiyalar, o'zgaruvchan selektsion modellar sharoitida, o'z hayoti davomida o'rtacha ijobiy tanlanishini topamiz. Buning sababi shundaki, tasodifan ijobiy tanlangan qiymatlarga o'zgarib turadigan mutatsiyalar, populyatsiyada salbiy qiymatlarga nisbatan o'zgarib turadigan chastotalarga qaraganda ko'proq bo'ladi. Shunday qilib, MK tipidagi yondashuvlar bo'yicha o'zgaruvchan tanlov modelida aniqlangan ijobiy moslashuvchan evolyutsiyaning dalillari haqiqiydir, chunki sobit mutatsiyalar o'z umri davomida o'rtacha foyda keltiradi. Shunga qaramay, biz tanlov o'zgarganda usullar moslashuvchan evolyutsiya tezligini kam baholay olishini ko'rsatamiz.

Manfaatlar to'qnashuvi to'g'risidagi bayonot

Raqobat qiluvchi manfaatlar: Mualliflar raqobatdosh manfaatlar yo'qligini e'lon qilishgan.

Raqamlar

Shakl 1. O'zgaruvchan sharoitlarda yaratilgan SFS…

Rasm 1. O'rtacha selektiv ta'sir bilan o'zgaruvchan sharoitda (va) hosil qilingan SFS ...

Salbiy o'rtacha tanlash koeffitsientlari bo'lgan mutatsiyalar nisbati qizil rangda ko'rsatilgan, ijobiy mutatsiyalar ulushi biroz ijobiy bo'linadi (, ko'k) va kuchli ijobiy (, yashil). Analitik yechim dan tenglamalardan olinadi.

2 -rasm. O'rtacha fitnes effektlarining taqsimlanishi ...

2 -rasm. Mutatsiyaning fiksatsiya vaqtida o'rtacha fitnes effektlarining taqsimlanishi…

Shakl 3. O'rtacha o'rtacha tanlov koeffitsienti…

Shakl 3. O'zgaruvchan sharoitlarda o'zgarmas mutatsiyalar uchun vaqt bo'yicha o'rtacha tanlanish koeffitsienti ...

Birinchi 100 avlod ko'rsatiladi (200 ta holatda) ) aniqlangan 80 ta mutatsiyadan. Qizil chiziq o'rtacha o'rtacha tanlash koeffitsientini ko'rsatadi, kul rangdagi traektoriyalar individual mutatsiyalar uchun o'rtacha tanlov koeffitsientlarini ko'rsatadi.

Rasm 4. SFS va o'rtacha fitnes effektlari ...

Shakl 4. Avtomatik korrelyatsiyali o'zgaruvchan model ostida SFS va mutatsiyalarning o'rtacha fitnes effektlari (…


Antibiotiklarga chidamlilikning paydo bo'lishida fiziologiya va seleksiyaning murakkab o'zaro ta'siri

Inson salomatligi uchun katta ahamiyatga ega bo'lgan evolyutsion jarayon bo'lgan antibiotiklarga qarshilikning paydo bo'lishi [1] ko'pincha antibiotiklar darajasining o'zgarishi bilan sodir bo'ladi. Populyatsiyada chidamli hujayralar dominant bo'ladigan selektiv tozalash bu jarayonning muhim bosqichidir [2]. Qarshilikning paydo bo'lishi laboratoriya tajribalarida o'rganilgan bo'lsa-da, [3-8], o'zgaruvchan stress ostida, bitta hujayrali stoxastik hodisalardan to populyatsiyadagi fiksatsiyaga qadar, tanlab o'tishning to'liq rivojlanishi tavsiflanmagan. Bu erda biz tetratsiklin qarshiligini boshqaruvchi stoxastik kalit bilan yaratilgan Escherichia coli populyatsiyalari yordamida o'zgaruvchan tanlovni o'rganamiz. Mikrofluidika va jonli hujayra tasviridan foydalanib, biz bir xil umumiy miqdordagi tetratsiklin bilan bir nechta E. coli populyatsiyalarini davolaymiz, ammo turli xil temporal naqshlarda qo'llaniladi. Biz qisqa yoki uzoq antibiotik zarbalariga duchor bo'lgan populyatsiyalarda selektiv tozalash orqali qarshilik rivojlanishi mumkinligini aniqlaymiz, oraliq impulslar esa yuqori o'sish sur'atlariga imkon beradi, lekin selektiv tozalashni bostiradi. Bir hujayrali o'lchovlar va dinamik o'sish modeli asosida biz aholi o'sishining asosiy determinantlarini aniqlaymiz va shuni ko'rsatamizki, fiziologik xotira ham, atrof-muhit davomiyligi ham qarshilikning paydo bo'lishini kuchli modulyatsiya qilishi mumkin. Bizning namunaviy sintetik tizimdagi batafsil miqdorimiz, bitta hujayrali fiziologiya va selektsiya o'rtasidagi o'zaro ta'sir bo'yicha asosiy saboqlarni beradi, bu davolash rejimlarining tuzilishini [9-12] va o'zgaruvchan selektsiya sharoitida moslashadigan fenotipik xilma-xil populyatsiyalarni tahlil qilishdan iborat bo'lishi kerak [13-17]. .

Mualliflik huquqi © 2016 Elsevier Ltd. Barcha huquqlar himoyalangan.

Raqamlar

Shakl 1. ning stoxastik ifodasi tetA & amp…

Shakl 1. ning stoxastik ifodasi tetA &O'zgaruvchan muhitda aholi dinamikasi

2-rasm. Uzoq muddatli o'sish sur'atlari, ON hujayra…

Shakl 2. Uzoq muddatli o'sish sur'atlari, ON hujayra chastotasi va tanlovning samaradorligi

Shakl 3. Ta'sirchan hujayralarni bir hujayrali tahlil qilish ...

Shakl 3. O'zgaruvchan selektsiya ostida sezuvchan hujayralarni bir hujayrali tahlil qilish

4 -rasm. Hujayra o'sishi fiziologiyasini modellashtirish va ...

Rasm 4. O'zgaruvchan muhitda uyali o'sish fiziologiyasi va xotirasini modellashtirish


Materiallar va uslublar

Biz Huerta-Sanchez va boshqalar tomonidan o'rganilgan asosiy ikki allelli modeldan foydalanamiz. [24] bunda tanlov kuchi har bir avlodga qarab o'zgaradi, har bir allelga ta'sir qilishning kutilayotgan kuchi nolga teng. Huerta-Sanches va boshqalar. [24] shuni ko'rsatadiki, ushbu modelni parametr bo'yicha umumlashtirish mumkin, bu erda samarali populyatsiya hajmi va tanlov kuchidagi dispersiya. Bundan tashqari, ular shuni ko'rsatadiki, ushbu model SFS va fiksatsiya ehtimoli nuqtai nazaridan bir xilda harakat qiladi, bunda tanlov kuchi avlodlar o'rtasida avtomatik korrelyatsiya qilinadi, bu esa avtomatik korrelyatsiya qiymatini oshiradi. Biz Huerta-Sanches va boshqalarning modelini o'rganib chiqdik. [24] simulyatsiya yordamida biz har bir mutatsiyaga qarab selektsiya kuchini kuzata olamiz, chunki u populyatsiyaga bo'linadi. Gaploid simulyatsiyamizda biz yangi mutatsiyani joriy qilamiz, populyatsiya soni qaerda, bizning simulyatsiyalarimizda monomorfik bo'lgan joyda biz populyatsiya sonini ishlatdik. Ikki allelga ta'sir qiluvchi tanlov kuchi o'rtacha 1 va standart og'ish bilan oddiy taqsimotdan olinadi. Yangi mutatsiyaning chastotasi va ikkita allelga ta'sir qiluvchi tanlov kuchidan foydalanib, biz keyingi avlodda yangi mutatsiyaning kutilayotgan chastotasini hisoblab chiqdik va namuna bilan binomial taqsimotdan olingan raqam sifatida haqiqiy chastotani yaratdik. hajmi va ehtimoli. Agar mutatsiya yo'qolsa yoki tuzatilgan bo'lsa, yangi mutatsiya kiritiladi va simulyatsiya takrorlanadi, aks holda yangi tanlov kuchlari tanlanadi va boshqa avlod takrorlanadi. Har bir qiymat uchun biz 100 000 mutatsiyaning evolyutsiyasini simulyatsiya qildik. Biz simulyatsiya qilingan ma'lumotlardan 20 ta xromosomadan iborat populyatsiya namunasi uchun kutilgan SFSni aniqlash uchun foydalanganmiz (shunga o'xshash natijalar boshqa namuna o'lchamlari uchun ham olingan). Ruxsat etilgan yoki har qanday ixtiyoriy chastotaga etgan har bir mutatsiya uchun, biz namuna olgunimizcha, bu mutatsiyaga ta'sir qilgan tanlovning o'rtacha kuchini hisoblashimiz mumkin.


Natijalar

Qachonki qabul qilingan tanlash rejimi nosimmetrik bo'lsa, 1-shartda allel A bo'lgan shaxslar B alleliga ega bo'lgan shaxslarga nisbatan selektiv ustunlikka ega bo'lib, 2-shartda allel B bo'lgan shaxslarning afzalligi kabi katta edi (ya'ni. t=1/u), ikkala allel ham populyatsiyada qoladi (1a-rasm). Bunday himoyalangan polimorfizm ikkita allelning fitnes effektlari nosimmetrik bo'lmagan hollarda ham sodir bo'lgan. Jinsiy cheklovlarsiz, faqat neytral polimorfizm mavjud, agar fitnes effektlari nosimmetrik bo'lsa-jinsiy cheklangan tanlash bilan A va B allellarining fitnes effektlarining mumkin bo'lgan kombinatsiyasining katta qismi himoyalangan polimorfizmga olib keladi (1a-rasm). Bunday himoyalangan polimorfizm allellarning multiplikativ ta'siri qabul qilinganda diploid holat uchun ham mavjud (1b-rasm).

Himoyalangan polimorfizmga olib keladigan selektsiya rejimlarining tavsifi. (A) haploid holat va (b) diploid holat uchun cheklangan shartlar egri chiziqlar orasidagi soyali maydon ichida qattiq egri chiziqlar sifatida berilgan, jinsi cheklangan belgilar bo'yicha o'zgaruvchan tanlov yordamida polimorfizm saqlanib qoladi. Diploid holat uchun men A va B allellarining multiplikativ muvofiqligini qabul qildim. Ikkala jinsda ifodalangan belgilar uchun neytral polimorfizm ikkala holatda ham faqat nuqta chiziqdagi qiymatlar uchun mavjud bo'lishi mumkin.

Ikki alleldan bittasi dastlab kamdan -kam uchraydi deb taxmin qilinganida, uning qiymatlari uchun chastotasi oshgan t va u Bu himoyalangan polimorfizmga olib keladi. Nosimmetrik holat uchun, o'zgaruvchan tanlovning kuchi 0,5 dan oshganda, noyob allelning selektiv afzalligi 5% dan kattaroqdir (2-rasm). Har doim o'zgaruvchan tanlov kuchi 0,5 dan katta bo'lsa, o'zgaruvchan tanlovning ta'siri, shuning uchun drift ta'sirini engib o'tishi kerak, bu juda kichik o'lchamli populyatsiyadan tashqari yoki ikkita allelning fitnes effektiga juda o'xshash bo'lsa (tu, 2 -rasm). Agar nodir allelning boshqa allelga qaraganda o'rtacha arifmetik yaroqliligi past bo'lsa, noyob allelning foydasiga xuddi shunday kuchli tanlovga erishish uchun selektsiyada kuchli tebranishlar kerak bo'ladi (2 -rasm).

Nosimmetrik korpusdagi nodir allelning afzalliklariga (har bir avlodga) ​​o'zgaruvchan tanlov kuchining ta'siri (ya'ni. t=1/u, qalin chiziq) va nosimmetrik holat (t=0.8/u, ingichka chiziq). Nuqtali chiziq betaraflikni bildiradi, ko'rib chiqilayotgan allelning chastotasi chiziq ustidagi qiymatlar uchun ortadi va chiziq ostidagi qiymatlar uchun kamayadi.

Kuzatilgan polimorfizmning barqarorligini tekshirish uchun men A va B allellari uchun polimorfik populyatsiyaga kiritilgan uchinchi allel C ning taqdirini ham kuzatdim, bu erda 0,2 ≤ barcha mumkin bo'lgan kombinatsiyalar. r, s, t, u ≤ 2 (0,2 o'sish bilan), agar ular allel C kiritilishidan oldin A va B allellari o'rtasida barqaror polimorfizmga olib kelgan bo'lsa, tekshirildi, allel C kiritilgandan so'ng, uchta allelning bittasi moslik qiymatlari yo'qolganda yo'qoladi. uchta allel bir-biridan farq qiladi. Hatto allel C boshqa ikkita allelga qaraganda o'rtacha jismoniy tayyorgarlikka ega deb taxmin qilinganida ham (o'sha paytda t*u va r*s 1 ga o'xshash yoki teng deb taxmin qilingan edi) uchta alleldan biri chastotasi kamayib, yo'q bo'lib ketdi: 1-shartda A allel B alleliga nisbatan ustunlikka ega bo'lganda (ya'ni. t & gt 1) allel C qachon bostirib kira oldi r/s > t/u yoki qachon r/s & lt 1 birinchi holatda allel A va ikkinchi holatda allel B g'oyib bo'ldi. O'rtacha fitnes ko'rsatkichlari o'xshash bo'lgan barcha holatlarda, o'zgaruvchan tanlovning oraliq fitnes effektlari bo'lgan allel yo'q bo'lib ketdi.

Tanlangan o'zgaruvchan genetik polimorfizm aholining o'rtacha tayyorgarligini oshiradi. Men bu afzallikni jinsiy chegaralanish himoyalangan polimorfizmga olib kela olmaydigan aseksual shaxslarning mosligi bilan solishtirdim. Atrof-muhitning mo''tadil tebranishlari bilan kuzatilgan himoyalangan polimorfizm jinsiy aloqa narxini kamaytirishga yordam beradi (3-rasm). Ammo jinsiy reproduktivlikning bu afzalligi, o'z vaqtida tanlovning keskin o'zgarishi sharoitida, jinsiy aloqa narxini yengib o'tishi mumkin.

Jinsiy shaxslarning jinsiy quvvatsizlik ko'rsatkichlari o'zgaruvchan o'zgaruvchan kuchga ega bo'lganlarga nisbatan o'rtacha. Simulyatsiya uchun erkaklar nasl yetishtirishga va parvarish qilishga hissa qo'shmaydi, deb taxmin qilingan, shuning uchun jinsiy aloqa narxi ikki barobarga teng bo'lishi mumkin. Ikki chiziq nosimmetrik holatni ifodalaydi (ya'ni. t=1/u, qalin chiziq) va nosimmetrik holat (t=0.8/u, ingichka chiziq).


O'rganish uchun amaliy ish

Amaliy dars

Bu oddiy protsedurada guruch donalari mayda organizmlarni modellashtirish uchun ishlatiladi va talabalar cheklangan vaqt ichida ovqat tanlagan yirtqichlar vazifasini bajaradilar. Bir necha avlodlar davomida har bir populyatsiyada har bir rangdagi guruch donalarining nisbati o'zgaradi, agar talabalar bir rangni boshqasidan afzal ko'rsalar. Bu yirtqichlardan kelib chiqqan tabiiy tanlanishning oddiy modeli.

Darsni tashkil qilish

Vermikulitning har bir vannasidan donni yig'ish har bir avlod uchun bir necha daqiqa vaqt olishi kerak. Ammo populyatsiyani tiklash uchun guruch donalarini sanash va natijalarini tahlil qilish mashaqqatli bo'lishi mumkin. Guruh natijalarini markaziy jadvalda jamlash hisob-kitoblarga jalb qilingan mehnatni olib tashlaydi, lekin talabalar jarayonning tafsilotlariga rioya qilmaslik xavfini tug'dirishi mumkin.

Qurilmalar va kimyoviy moddalar

Har bir talabalar guruhi uchun:

Bir xil rangda bo'yalgan 50 ga yaqin guruch donasi va boshqa rangda bo'yalgan 50 ga yaqin guruch donasi bo'yalgan bog'dorchilik vermikuliti qo'shilgan.

Sinf uchun - texnik/ o'qituvchi tomonidan o'rnatiladi:

Plastik idishlar (masalan, bo'sh vannalar)

Oziq -ovqat bo'yoqlari bilan bo'yalgan bog'dorchilik vermikuliti (Eslatma 1 va 2)

Uzoq donli guruch (oziq -ovqat ranglari bilan har xil ranglarda bo'yalgan - Eslatma 2)

Salomatlik va xavfsizlik va texnik eslatmalar

1 Bog'dorchilik vermikuliti - bu drenajlash va ozuqa moddalarining saqlanishini yaxshilash uchun kompostlarga qo'shimcha sifatida ishlatiladigan donador mineral. U ko'pgina bog 'markazlarida yoki DIY do'konlarida mavjud.

2 Vermikulitni oziq-ovqat bo'yoqlarining kuchli eritmasi bilan bo'yash sariq, yashil, qizil va ko'k bo'yoqlar odatda yaxshi qabul qilinadi. Bo'yoq va vermikulitni polietilen paketga soling, elastik tasma yoki shunga o'xshash bilan mahkamlang va yaxshilab silkiting. Vermikulitni quritish uchun gazetaga yoyib chiqing. Pishirilmagan uzun donli guruchni xuddi shunday bo'yash.

Axloqiy masalalar

Ba'zi talabalar boshqalarga qaraganda rang kontrastini farqlash qiyinroq bo'lishi mumkinligiga sezgir bo'ling, chunki ular guruch donini kamroq topishi yoki aholi sonining sekinroq o'zgarishiga duch kelishi mumkin. Ranglarning kombinatsiyasidan foydalanish, bu e'tiborga olish ehtimolini cheklaydi.

Jarayon

XAVFSIZLIK: Agar guruch va vermikulitni bo'yash uchun oziq -ovqat ranglari ishlatilsa, bu protsedura bilan hech qanday xavf yo'q.

Tayyorgarlik

a Bo'yalgan vermikulitning har bir idishiga taxminan 100 dona bo'yalgan guruch qo'shing. Guruch ranglarining turli kombinatsiyalarini o'rnating, har safar donning yarmi vermikulitga to'g'ri keladi.

Tergov

b Sekundomer/sekundometrni ishga tushiring va vaqtni bir daqiqaga belgilang. Bu vaqt ichida forseps yordamida iloji boricha ko'proq donni tanlab oling. Donni Petri idishiga joylashtiring.

v Har bir rangdagi qancha guruch donini olib tashlaganingizni hisoblang. Agar guruch donalarining umumiy soni toq bo'lsa, yana bitta donni tanlang.

d Konteynerda har bir rangning nechta donasi borligini aniqlang.

e Har bir rangning teng sonini qo'shib, yana 100 taga yetishi uchun idishga yana guruch donalari qo'shing. Hozir har bir rangda nechta don borligini yozib oling. Ikki rangning nisbati endi boshqacha bo'ladi.

f Donalarni vermikulit bilan aralashtirish uchun idishni silkiting.

g Yana bir daqiqa vaqt ajrating va yana iloji boricha ko'proq donni tanlang.

h Qadamlarni takrorlang v ga e yana va har bir rangda qancha don borligiga e'tibor bering.

i Tajriba natijalarini quyidagi jadvalga yozing:

O'chirilgan donalar soni Donalar soni almashtiriladi Har bir rangdagi donalarning ulushi
Rang 1 Rang 2 Rang 1 Rang 2 Rang 1 Rang 2
Boshlanmoqda . . . .
Tanlovdan keyin 1
Tanlovdan keyin 2
Tanlovdan keyin 3

Ta'lim yozuvlari

Ushbu modelda guruch donalari kichik organizmlar populyatsiyasini ifodalaydi. Guruch donalarini tanlab olish yirtqichlikni anglatadi. Har bir rangning teng sonini qo'shish orqali ko'proq don qo'shish populyatsiya hajmini doimiy ravishda saqlab, ko'payishni anglatadi. Bir rangni (ehtimol, vermikulitdan farqli o'laroq) boshqasidan tanlash (ehtimol, vermikulitga qarshi kamuflyaj qilingan) tabiiy tanlanishni anglatadi. Har bir rangdagi donalarning nisbiy nisbatlarining o'zgarishi populyatsiyaning moslashishini anglatadi - bu "eng mos" donalarning "omon qolishi" natijasidir.

Talabalar uchun "eng mos" degani eng tez yoki kuchli yoki uzoq masofaga yugurishga qodir degani emasligini tushunishi muhimdir. Bu "ekologik vaziyatga eng mos keladiganlar" degan ma'noni anglatadi.

Quyidagi elektron jadval tanlov natijalarini to'ldirishga imkon beradi va keyingi avlod uchun zarur bo'lgan har bir rangdagi donalar sonini hisoblab chiqadi.

Usulning qiziqarli o'zgarishi - rangli chiroqlar ostida qayta urinib ko'rish yoki o'quvchilaringizning ko'zlariga rangli filtrlar kiyish.

Modelni muhokama qilish va uning kuchli va zaif tomonlarini haqiqiy hayotiy vaziyatlar uchun namuna sifatida aniqlashga arziydi. Modeldagi zaiflikni aniqlash uning populyatsiyaga qanday ta'sir qilishi mumkinligini ko'rsatuvchi sifatida uning foydaliligini inkor etmaydi.

Ushbu modelning "haqiqiy" vaziyatlardan sezilarli farqi shundaki, har bir avloddagi yangi organizmlarning ranglari asl populyatsiya bilan bir xil bo'ladi. Tabiatda, yangi organizmlar, eng yangi ota -ona avlodiga mutanosib ravishda, o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lardi. Agar sizning o'quvchilaringiz bu arifmetikaga dosh bera olsalar (shu jumladan, kerak bo'lganda yaxlitlash va yaxlitlash) siz ushbu xususiyatni usulingizga qo'shishingiz mumkin.

Modelning yana bir zaif tomoni shundaki, o'ljani statik va yirtqich asosan rangiga qarab aniqlaydi, shakl va harakat nisbatan past hissa qo'shadi.


1. Atrof-muhit va genetik omillar xost-parazit koevolyutsiyasiga qanday ta'sir qiladi?

Bizni atrof-muhit (masalan, fazoviy tuzilish, fitnes xarajatlari) va genetik (masalan, o'ziga xoslik, epistaz) omillar qarshilik va yuqumlilik kabi xususiyatlarning birgalikdagi evolyutsiyasiga qanday ta'sir qilishi bilan qiziqamiz. Nisbatan oddiy eko-evolyutsion modellardan foydalanib, biz bu omillarning sifat va miqdor jihatidan har xil natijalarga olib kelishini, masalan, optimal strategiyalar, o'zgaruvchan tanlov, qurollanish poygalari va diversifikatsiyasini (quyida simulyatsiyalar) o'rganishimiz mumkin.

Har xil turdagi evolyutsion dinamikaga misollar: optimal strategiya (chapda) o'zgaruvchan tanlov/ velosipedda (o'rtada) polimorfizmga olib keladigan diversifikatsiya (o'ngda)

Turli matematik va raqamli texnikalardan foydalanib, biz quyidagilarni ko'rsatdik:

    , yangi xostlarga moslashishni oldini oladi.
  • Koevolyutsiya umurtqali hayvonlarning asosiy gistokompaniyentlik majmuasidagi genlar o'rtasida bir-biriga mos kelmaydigan assotsiatsiyalarni qo'zg'atishi mumkin. , va bir xil genetik tizim ostida o'zgaruvchan tanlovning har xil turlarini hosil qiladi. , mono- va polimorfizm o'rtasida siljishlar va o'zgaruvchan tanlovni keltirib chiqaradi. va koevolyutsion dinamikaning o'zgaruvchan tanlovdan qurollanish poygasiga o'tishiga olib kelishi mumkin.

Fazoviy tuzilgan populyatsiyada koevolyutsiyaning individual asoslangan simulyatsiyasi (qora = sezgir, yashil = past qarshilik, ko'k = yuqori qarshilik, oq = bo'sh). Ashby va boshqalardan. (2014) Nat.


Xulosa

Plazmidlar foydali genetik ma'lumotlarni kodlovchi mikroorganizmlarning xromosomadan tashqari DNK elementlaridir. Ular hujayra bo'linishida qiz hujayralarga teng taqsimlangan deb taxmin qilingan. Bu erda biz matematik modellashtirishdan foydalanib, antibiotiklarga chidamli genlarni tashuvchi, har bir hujayrada bir necha yuz nusxada mavjud bo'lgan, ko'p nusxali plazmidlar uchun plazmidlar ajratilishining evolyutsion barqarorligini o'rganamiz. Evolyutsion barqaror strategiyalar (ESS) plazmidli yuklangan tuzilgan populyatsion modelning raqamli tahlili bilan aniqlanadi. Nazariyaga ko'ra, hujayraning evolyutsion barqaror segregatsiya strategiyasi plazmid nusxasi soniga bog'liq: past va o'rta plazmid yuki uchun ikkala qiz ham plazmidlarning o'rtacha teng ulushini oladi, yuqori plazmid yuki bo'lsa, bitta qiz o'ziga xos va aniq plazmidlarni oladi. muntazam ravishda ko'proq plazmidlar. Bu topilmalar yaqinda o'tkazilgan eksperimental natijalarga mos keladi. Biz talqin va amaliy oqibatlarini muhokama qilamiz.


Muallif xulosasi

Parametrlarni baholash tizim biologiyasining asosiy masalasidir, chunki u biologik tizimlarning hisoblash modellaridan bashorat olish uchun hal qiluvchi qadamdir. Odatda bu muammoni kuzatilgan eksperimental ma'lumotlarga model simulyatsiyalarini "moslashtirish" orqali hal qilinadi. Bunday yondashuv o'lchov shovqinini to'liq hisobga olmaydi. Biz Kalman filtrlash, statistik testlar va optimallashtirish texnikasi kombinatsiyasiga asoslangan yangi usulni joriy qilamiz. Filtr nazorat va baholash nazariyasida yaxshi tanilgan va inertial boshqaruv tizimlari, ob-havo prognozi va iqtisodiyot kabi keng sohalarda qo'llanilishini topdi. Biz aniqroq natijalarga erishish va hisob -kitoblarni tasdiqlash/bekor qilish uchun o'lchov shovqinlari statistikasini qanday qilib optimal tarzda ishlatish va to'g'ridan -to'g'ri baholash algoritmiga kiritish mumkinligini ko'rsatamiz. Bundan tashqari, biz baholovchimizning muhim afzalligi shundaki, u shovqinli o'lchovlar asosida raqobatdosh modellarni rad etish yoki qabul qilishga imkon beradigan model tanlash uchun kuchli vositani taklif qiladi. Ushbu natijalar hisoblash biologiyasida darhol amaliy qo'llaniladi va biz ulardan foydalanishni ikkita aniq misol uchun ko'rsatsak ham, ular biologik tizimlarning keng sinfini o'rganish uchun ishlatilishi mumkin.

Iqtibos: Lillacci G, Khammash M (2010) Hisoblash biologiyasida parametrlarni baholash va model tanlash. PLoS Comput Biol 6(3): e1000696. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000696

Muharrir: Anand R. Asthagiri, Kaliforniya texnologiya instituti, Amerika Qo'shma Shtatlari

Qabul qildi: 2009 yil 22 yanvar Qabul qilingan: 2010 yil 30 yanvar Chop etilgan: 2010 yil 5 mart

Mualliflik huquqi: © 2010 Lillacci, Khammash. Bu Creative Commons Attribution License shartlari asosida tarqatiladigan ochiq maqola boʻlib, asl muallif va manba hisoblangan holda har qanday vositada cheksiz foydalanish, tarqatish va koʻpaytirishga ruxsat beradi.

Moliyalash: Ushbu material Grant NSF-CDI ECCS-0835847, NSF-ECCS-0802008, NIH R01GM049831 va AQSh armiyasining Grant DAAD19-03-D-0004 granti orqali hamkorlikda biotexnologiyalar instituti tomonidan qo'llab-quvvatlangan ishlarga asoslangan. idora. Moliyalashtiruvchilar o'quv dizaynida, ma'lumotlarni yig'ish va tahlil qilishda, nashr etish to'g'risida qaror qabul qilishda yoki qo'lyozmani tayyorlashda hech qanday rol o'ynamadilar.

Raqobat manfaatlari: Mualliflar hech qanday raqobatdosh manfaatlar yo'qligini e'lon qilishdi.


O'zgaruvchan tanlov modellari va McDonald-Kreitman tipidagi tahlillar

Ehtimol, mutatsiyaga ta'sir qiluvchi seleksiyaning kuchi vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadi. Biroq, ko'pchilik populyatsion genetik nazariya, selektsiya kuchi doimiy bo'lib qoladi, deb taxmin qiladi. Bu erda biz McDonald-Kreitman (MK) uslubidagi yondashuvlar yordamida moslashuvchan evolyutsiyaning miqdoriy o'zgarishi bo'yicha o'zgaruvchan tanlov bosimining oqibatlarini o'rganamiz. Oldingi ishlar bilan kelishilgan holda, biz tebranish tanlovi mutatsiyada kutilgan tanlanish kuchi nolga teng bo'lsa ham, adaptiv evolyutsiyaning dalillarini yaratishi mumkinligini ko'rsatamiz. Shu bilan birga, biz ham polimorfizmga, ham divergensiyaga hissa qo'shadigan mutatsiyalar, o'zgaruvchan selektsion modellar ostida, umr bo'yi ijobiy tanlanganligini topamiz. Buning sababi shundaki, tasodifan ijobiy tanlangan qiymatlarga o'zgarib turadigan mutatsiyalar, populyatsiyada salbiy qiymatlarga nisbatan o'zgarib turadigan chastotalarga qaraganda yuqori bo'ladi. Shunday qilib, MK tipidagi yondashuvlar bo'yicha o'zgaruvchan tanlov modeli ostida aniqlangan ijobiy adaptiv evolyutsiyaning dalillari haqiqiydir, chunki o'zgarmas mutatsiyalar hayot davomida o'rtacha foydali bo'ladi. Shunga qaramay, biz tanlov o'zgarganda usullar moslashuv evolyutsiyasi tezligini kam baholay olishini ko'rsatamiz.


Videoni tomosha qiling: 3-dars: Ozgaruvchan va ozgarmas tok (Avgust 2022).