|
Таблица 2–2. Измерение отбора путем анализа последовательностей белок-кодирующих генов (Hurst, 2002; Li, 1997) Белок-кодирующие последовательности состоят из двух видов сайтов: • синонимичные, в которых замены не влияют на последовательность кодируемых аминокислот; • несинонимичные, в которых замены ведут к заменам аминокислот. Отношение Ka /Ks (где Ka – частота несинонимичных замен, Ks – синонимичных; обе вычисляются с коррекцией на множественные замены) является количественной мерой отбора, действующего на уровне белковых последовательностей. Ka /Ks = 1 – нейтральная эволюция белковой последовательности (кодируемый белок не подвергается отбору). Для большинства белок-кодирующих генов Ka /Ks ? 1 – отсекающий отбор. Для прокариот типично Ka /Ks < 0,1. Для эукариот типично Ka /Ks ? 0,1–0,2. • Ka /Ks > 1 – положительный отбор; достаточно редко встречается для белок-кодирующих генов, но для некоторых категорий генов, несомненно, наличествует, например для генов, участвующих в антипаразитической защите или в сперматогенезе, а также в вирусных белках, таких как гемагглютинин вируса гриппа. • Для измерения Ka /Ks для индивидуальных сайтов используют методы наибольшего правдоподобия; большинство белоккодирующих генов содержат несколько сайтов, подверженных положительному отбору. • Использование Ka /Ks для измерения уровня отбора предполагает нейтральность синонимичных сайтов. • Однако Ka и Ks положительно коррелируют между собой – таким образом, отбор затрагивает и синонимичные сайты. • Некодирующие сайты, такие как интронные последовательности, могут использоваться как фон нейтральной эволюции при измерении отбора на синонимичных сайтах (Ks /Ki , где Ki – частота замен для интронных сайтов). • Критерий Макдональда – Крейтмана (Aquadro, 1997; McDonald and Kreitman, 1991) широко используется для измерения отбора. Он сравнивает внутривидовые вариации (частота полиморфизма, P ) с межвидовыми вариациями (дивергенция, D ). • Dn /Ds = Pn /Ps – нейтральная эволюция белковой последовательности. • Dn /Ds < Pn /Ps – отсекающий отбор. • Dn /Ds > Pn /Ps – положительный отбор. Появление таких количественных подходов к анализу отбора примечательно не только благодаря их технической применимости в изучении эволюции: они также являются признаком фундаментальных изменений в способах осмысления отбора биологами. Дарвиновская качественная идея, которая была выражена в абстрактной математической форме Фишером и впервые измерена с использованием генетических методов Добржанским и его учениками, теперь превратилась в прямо измеряемую статистическую характеристику ансамблей нуклеотидных сайтов. Такая трансформация концепции отбора сродни тому, как классическая термодинамика с ее абстрактными потоками превратилась в статистическую физику Больцмана и Гиббса (см. гл. 4). — 29 —
|