Кіріспе

Генетикалық процесс Генетикада селективті сыпыру - бұл популяцияда жиілігін арттырып, тұрақты (яғни, жиілігі 1) болатын жаңа пайдалы мутацияның мутацияға жақын нуклеотидтік тізбектер арасындағы генетикалық өзгерісті азайтуға немесе жоюға әкелетін процесі. Селективті іріктеу кезінде оң селекция жаңа мутацияның тез арада бекітілуіне себеп болады, сондықтан байланысты аллельдер "аяқпен жүруге" және сонымен бірге бекітілуі мүмкін.

Шолу

Селективті жұту сирек кездесетін немесе бұрын болмаған аллель тасымалдаушының жарамдылығын арттыратын кезде (популяцияның басқа мүшелеріне қатысты) табиғи іріктеудің салдарынан жиілігі тез артады. Мұндай пайдалы аллельдің таралуының артуымен, пайдалы аллельдің геномдық фонында (ДНҚ маңы) кездесетін генетикалық варианттар да кең таралады. Бұл генетикалық автостоппен жүру деп аталады. Бір геномдық фонда пайда болған, қатты таңдалған аллельге байланысты селективті сыпыру геномның бір аймағын осы хромосомалық аймақта генетикалық өзгерісті үлкен азайтумен қамтамасыз етеді. Күшті оң таңдау автостоппен жүруден туындайтын жақын жердегі генетикалық өзгерісті азайта алады деген идеяны Джон Мейнард Смит пен Джон Хей 1974 жылы ұсынды. Барлық сыпырулар генетикалық өзгерісті бірдей азайта бермейді. Таратуларды үш негізгі санатқа бөлуге болады: "классикалық селективті таратпа" немесе "қатты селективті таратпа" пайдалы мутациялар сирек кездесетін кезде болады деп күтіледі, бірақ пайдалы мутация пайда болғаннан кейін оның жиілігі тез артады, осылайша популяцияның генетикалық өзгеруін күрт азайтады. Ақырында, "көптеген шығу тегінің жұмсақ сыпырылуы" мутациялар жиі кездескенде (мысалы, үлкен популяцияда) пайда болады, сондықтан әр түрлі геномдық фондарда бірдей немесе ұқсас пайдалы мутациялар пайда болады, сондықтан бір геномдық фон жоғары жиілікке жете алмайды. Тарату бір мезгілде көп локустарда аллель жиіліктерінің өте кішкентай ауысуына себеп болған кезде әрқайсысының тұрақты өзгеруі (полигендік бейімделу) кездеспейді.

Анықтау

Таңдаулы тазалаудың орын алғанын немесе алмағанын әртүрлі жолдармен тексеруге болады. Бір әдіс - байланыстың тепе-теңдігін, яғни белгілі бір гаплотиптің популяцияда артық тұрғанын өлшеу. Бейтарап эволюция жағдайында генетикалық рекомбинация гаплотиптегі әр түрлі аллельдердің қайта араласуына әкеледі және бірде-бір гаплотип популяцияға үстемдік етпейді. Алайда, селективті сыпыру кезінде оң таңдалған геннің вариантын таңдау сонымен қатар көршілес аллельдерді таңдауды және рекомбинация мүмкіндіктерін азайтуды қамтамасыз етеді. Сондықтан, байланыстың теңгерімсіздігі жақында ғана іріктеп алынған жерлерді анықтауға мүмкіндік береді. Адамдар мен басқа түрлерде әр түрлі статистикалық тәсілдер мен болжамдарды қолдана отырып, іріктеп алу үшін көптеген сканерлер жүргізілді. Жүгеріде Y1-ді қоршаған сары және ақ жүгері генотиптерін салыстыру, сары эндоспермнің түсі үшін жауапты фитоен синтетаза генінің, сары зақым плазмасында сұрыптаулық тазалаудың осы локустағы әртүрлілікті азайтатынын және қоршаған аймақтардағы байланыс тепе-теңдігін азайтатынын көрсетеді. Ақ жүгері желілерінің әртүрлілігі артты, ал селективті тазалаумен байланысты байланысу тепе-теңдігінің бұзылуы туралы дәлел жоқ.

Аурудың маңыздылығы

Таңдаулы іріктеулер тез бейімделуге мүмкіндік беретіндіктен, олар патогендік бактериялар мен вирустардың қожайындарына шабуыл жасап, оларды емдеуге қолданылатын дәрі-дәрмектерден аман қалудың негізгі факторы ретінде аталды. Мұндай жүйелерде қожайын мен паразит арасындағы бәсеке эволюциялық "қолға қару жарысы" ретінде сипатталады, сондықтан бір организм өзінің шабуылдау немесе қорғаныс әдісін неғұрлым тез өзгерте алса, соғұрлым жақсы. Бұл басқа жерде Қызыл патшайым гипотезасымен сипатталған. Әрине, тиімді патоген немесе төзімділіктері жоғары қожайын өз түрлеріне қарағанда бейімделу артықшылығына ие болады, бұл таңдамалы тазалау үшін отын береді. Мысал ретінде адам тұмауының вирусын алайық, ол ғасырлар бойы адаммен бейімделуде бәсекеге түсіп келеді. Антигендік дрейф (үстіңгі антигендердің біртіндеп өзгеруі) вирустық генотиптегі өзгерістердің дәстүрлі моделі болып саналса да, соңғы деректер селективті сыпырудың да маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. Бірнеше тұмау популяцияларында "апалы-сіңлілі" штаммдардың ең соңғы ортақ ата-бабасына (TMRCA) дейінгі уақыт, туыстық байланыстың көрсеткіші, олардың барлығы бірнеше жылдың ішінде ортақ ата-бабадан дамығандығын білдірді. Генетикалық өзгерістен туындаған деп болжанатын төмен генетикалық әртүрлілік кезеңдері әртүрлі штаммдар өздерінің жергілікті жерлеріне бейімделген сайын әртүрліліктің артуына жол ашты. Бұған ұқсас жағдайды Токсоплазма гондиден табуға болады, бұл өте күшті протозоан паразиті, жылы қанды жануарларды жұқтыра алады. Жақында Т. гондидің Еуропа мен Солтүстік Америкада тек үш клоникалық тұқымдастығы бар екені анықталды. Басқаша айтқанда, бұл паразиттің тек үш генетикалық ерекшелігі бар. Ескі әлемнің барлық жерінде және Жаңа әлемнің көп бөлігінде. Бұл үш штамм Chr1a генінің бір мономорфты нұсқасымен сипатталады, ол шамамен үш қазіргі заманғы клондармен бір уақытта пайда болды. Осылайша Chr1a-ның осы түрін қамтитын жаңа генотип пайда болып, Токсоплазма гондидің Еуропа мен Солтүстік Америкадағы барлық популяциясын жойып, генетикалық автостоп арқылы оның қалған геномдарын алып келді. Т. гондидің Оңтүстік Америкадағы штаммдары, олардың саны басқа жерлердегіден әлдеқайда көп, сонымен қатар Chr1a-ның осы аллелін алып жүреді.

Ауыл шаруашылығына қатысу және үйсіндіру

Генетикалық өзгергіштік пен оған қарсы күштер, соның ішінде бейімделу, үй жануарлары мен ауыл шаруашылығы түрлерін өндіруден гөрі сирек маңызды. Мысалы, егілетін дақылдар он мың жылдан астам уақыт бойы генетикалық тұрғыдан өзгертіліп, жасанды селекциялық қысымға ұшырап, жаңа ортаға тез бейімделуге мәжбүр болды. Таңдаулы іріктеулер әртүрлі сорттардың пайда болуы мүмкін негізін береді. Мысалы, жүгері (Zea mays) генотипіне жасалған соңғы зерттеуде қазіргі заманғы тұқымдарды біріктіретін ондаған көне селекциялық сыпырулар табылды, олар ортақ генетикалық деректерге негізделген, мүмкін отандық жүгерідің жабайы аналогы - теосинтеге дейін барады. Басқаша айтқанда, қолдан іріктеу жүгері геномын бірнеше ерекше бейімделген сорттарға айналдырғанмен, оның дамуының басында әрекет ететін селекциялық сыпырулар генетикалық реттіліктің біріктіретін гомоплазиясын қамтамасыз етеді. Бір жағынан, ұзақ уақыт бойы көмілген қаптамалар жүгері мен теосинттің ата-бабаларының жағдайын дәлелдеуі мүмкін, бұл екеуінің ортақ генетикалық негізін анықтайды. Үйге үйретудегі іріктеп алудың рөлінің тағы бір мысалы тауықтан алынған. Швед зерттеу тобы сегіз тауық тұқымдасын және олардың жақын ата-бабаларын іріктеп алу нәтижесінде генетикалық ұқсастықтарды ашу мақсатымен зерттеу үшін жақында қатар тізбектеу әдістерін қолданды. Олар бірнеше іріктеп алудың дәлелін, әсіресе метаболизмді және фотопериодикалық репродукцияның элементтерін реттейтін қалқанша безін ынталандыратын гормон рецепторына (TSHR) жауапты генді анықтады. Бұл тауықты үйретудің бір кезеңінде, адам тарапынан жүргізілген іріктеп алу, құстың көбею механизмін өзгертті, мүмкін, адам манипуляторларының пайдасына.

Адамда

Адамда селективті жұтудың мысалдары лактазаның тұрақтылығына әсер ететін және биікке бейімделу түрлеріне қатысты.