유전적 거리

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유전학
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유전적 거리는 공통 조상으로부터의 시간이나 ^[2]분화 정도를 측정하든 상관없이 종 간 또는 종 내 개체 사이의 유전적 차이를 측정하는 척도이다.유사한 대립 유전자가 많은 개체군은 유전적 거리가 작다.이것은 그들이 가까운 친척이고 최근의 공통 조상을 가지고 있다는 것을 나타냅니다.

유전적 거리는 아프리카 ^[3]밖으로의 다인류 확장과 같은 인구의 역사를 재구성하는 데 유용하다.그것은 또한 생물 다양성의 기원을 이해하는 데에도 사용된다.예를 들어, 유전적 다양성을 유지하기 위해 ^[4]어떤 품종이 보호되어야 하는지를 결정하기 위해 길들여진 동물들 사이의 유전적 거리를 종종 조사한다.

생물학적 기초

유기체의 게놈에서, 각각의 유전자는 그 유전자의 궤적이라고 불리는 특정한 장소에 위치해 있다.이러한 위치의 대립 유전자 변이는 종 내에서 표현형 변이를 일으킨다(예: 털색, 눈색).그러나 대부분의 대립 유전자는 표현형에 대해 관찰할 수 있는 영향을 미치지 않는다.집단 내에서 돌연변이에 의해 생성된 새로운 대립 유전자는 사라지거나 집단 전체에 퍼집니다.모집단을 (지리적 또는 생태학적 요인에 의해) 다른 고립된 모집단으로 분할할 경우, 분할 후에 발생하는 돌연변이는 고립된 모집단에만 존재할 것이다.대립 유전자 빈도의 무작위 변동은 또한 모집단 간에 유전적 분화를 일으킨다.이 과정은 유전적 표류라고 알려져 있다.모집단 간의 대립 유전자 빈도와 유전적 거리 계산의 차이를 조사함으로써, 우리는 두 모집단이 얼마나 오래 전에 ^[5]분리되었는지를 추정할 수 있다.

방안

유전적 거리를 유전적 발산의 척도로 정의하는 것은 간단하지만, 제안된 몇 가지 다른 통계적 척도가 있다.이것은 다른 저자들이 다른 진화 모델을 고려했기 때문에 일어났다.가장 일반적으로 사용되는 것은 Nei의 유전적 거리,^[5] Cavalli-Swarces와 Edwards 측정값,^[6] 그리고 아래에 나열된 레이놀즈, Wear, Cockerham의 유전적 ^[7]거리입니다.

이 섹션의 모든 공식에서 X$(\displaystyle$ X$)$와 Y$(\displaystyle$ Y$)$는 L$(\displaystyle$ L$)$ loci를$$ $연구$한 두 개의 서로 다른 모집단을 나타냅니다.$Xu($ X_$$${u})$가 $\displaystyle$l의$$^th 궤적에서$$u$(유전자$) 대립 $유전자$의^th 빈도를 $나타내도록{\displaystyle {}_{}}$ 합니다.

Nei의 표준 유전 거리

1972년, 마사토시 네이씨는, 「네이씨의 표준 유전 거리」라고 알려진 것을 발표했다.이 거리는 유전자 변화(아미노산 치환) 속도가 연간 또는 세대마다 일정하면 Nei의 표준 유전자 거리(D)는 발산 시간에 비례하여 증가한다는 좋은 특성을 가지고 있다.이 척도는 유전자 차이가 돌연변이와 유전자 ^[5]표류에 의해 발생한다고 가정한다.

$\displaystyle D=-\ln \frac \sum _{\ell }\sum \sum _{u}X_{u}Y_{u}}{\sqrt {left(\sum \limits _{u}X_{u}^2}\right(\sum \limits _{u})\left(\sum \limits _{u})Y_{u}^{2}\오른쪽)}}}}$

이 거리는 유전자 동일성의 산술 평균으로도 표현될 수 있다.${\displaystyle J_{}}$ X$({$$displaystyle j_{$$X$$})$를 $X$의 두 멤버가 특정 궤적에서 동일한 대립 유전자를 가질 $확률$로 $.$$Y}}$는 $모집단{\displaystyle }$ $Y$의 대응하는 확률입니다$.$${\displaystyle {또}_{}}$, j ${\displaystyle X_{}}$ Y$(\$$$$j_{X$$)$로 $합니다{\displaystyle {}_{}}$.$Y}}$는 X$(디스플레이$ 스타일 X) $멤버$와 Y$(디스플레이$ $스타일$ Y$)$ 멤버의 대립 유전자가 같을 확률입니다.${\displaystyle {이제}_{}}$ J X$(\$ ${\displaystyle J_{}}$Y(\$displaystyle J_{Y})$ $및$ ${\displaystyle J_{}}$ ${\displaystyle X_{}}$ Y$(\$})를 $선택$합니다.$Y}}$는 j $({$j_${X$ ${\displaystyle j_{}}$Y({$displaystyle$j_{)의 산술 평균을 나타냅니다.$Y{\displaystyle {}_{}}$$}}$ 및$$ $(\$style $j_{X$} $표시$)$Y}}$는 모든 위치에 걸쳐져 있습니다.바꿔 말하면

${\displaystyle J_{X}=\sum _{u}{\frac {X_{u}}^{2}}{L}}}$

$\displaystyle J_{Y}=\sum _{u}{\frac{Y_{u}}^{2}}{L}}}$

${\displaystyle J_{X}Y}=\sum _{\ell}\sum _{u}{\frac {X_{u}Y_{u}}{L}}$

$여기$서$$L {\$displaystyle$ L$}$은 ^[8]검사한 총 위치 수입니다.

Nei의 표준 거리는 다음과^[5] 같이 쓸 수 있습니다.

${\displaystyle D=-\ln {Frac {J_{X}Y}}{\sqrt {J_{X}J_{Y}}}}}}}$

Cavali-Sorgar 코드 거리

1967년에 Luigi Luca Cavali-Sargari와 A. W. F. Edwards가 이 측정치를 발표했습니다.그것은 유전적 차이가 단지 유전적 표류 때문에 생긴다고 가정한다.이 측정의 한 가지 큰 장점은 집단이 유전자 치환당 하나의 단위인 과구체로 표현된다는 것이다.초차원 구면에서의 현 거리는 다음과 같이 주어진다^[2][6].

$\displaystyle D_{\text{CH}}=subfrac {2}{\pi }}{\subrt {2\left(1-\sum _{\ell}\sum _{u}{\subrt {X_{u}}}Y_{u}}\오른쪽)}}}$

일부 저자들은 유전자 치환당 척도가 1단위라는 성질을 잃는 대신 공식을 단순화시키기 $위해{\displaystyle \frac{\mathrm{}}{}}$ 인자 2 ${\(\$style$\frac${2}{\$pi$}})를 삭제한다.

레이놀즈, 위어, 코커햄의 유전적 거리

1983년, 이 척도는 존 레이놀즈, 브루스 위어, C에 의해 발표되었습니다. 클라크 코커햄입니다이 척도는 유전자 분화가 돌연변이가 없는 유전자 표류에 의해서만 일어난다고 가정한다.다음과 같은 ^[7]방법으로 유전자 차이를 측정하는 코엔트리 계수$\delta {\displaystyle \mathrm{}}$(\$displaystyle \Theta)$를 추정한다.

${\displaystyle \Theta _{w}={frac \sum _{\ell}\sum _{u}(X_{u}-Y_{u})^{2}}{2\sum \sum _{\ell}\left(1-\sum \sum _{u}X_{u})Y_{u}\오른쪽)}}}}$

기타 조치

유전적 거리에 대한 많은 다른 측정들이 다양한 성공과 함께 제안되어 왔다.

Nei's_A D 거리 1983

이 거리는 돌연변이와 유전적 표류 때문에 유전적 차이가 발생한다고 가정하지만, 이 거리 측정은 특히 마이크로 위성 DNA 데이터에 ^[9][10]대해 다른 거리보다 더 신뢰할 수 있는 개체수를 제공하는 것으로 알려져 있다.

${\displaystyle D_{A}=1-\sum _{\ell}\sum _{u}{\sumrt {X_{u}Y_{u}}/{L}}$

유클리드 거리

$({displaystyle D_{EU}=sqrt {sum _{u}(X_{u}-Y_{u})^{2}}})$^[2]

골드스타인 거리 1995

이는 마이크로 위성 마커용으로 특별히 개발되었으며 단계적 변환 모델(SMM)을 기반으로 합니다. ${\displaystyle {\mu }_{}}$ X$(\$ _${X})$ $및$ ${\displaystyle {\mu }_{}}$Y(\$displaystyle \mu$ _${Y})$는 모집단 X 및 ^[12]Y(\displaystyle \mu _{Y})의 대립 유전자 크기 수단입니다.

$\displaystyle (\displaystyle \mu )^{2}=\sum _{\ell}{\frac {\mu _{X}-\mu _{Y}^2}}{L}}}$

Nei의 최소 유전 거리

이 척도는 돌연변이와 유전적 ^[13]표류에 의해 유전적 차이가 발생한다고 가정한다.

${\displaystyle D_{m}=black {J_{X}+J_{Y}}{2}}-J_{X}Y}}$

로저 거리 1972

${\displaystyle D_{R}=sqrt {1}{L}}{\sqrt {frac \sum _ {u}(X_{u}-Y_{u})^{2}}}}$^[14]

고정지수

일반적으로 사용되는 유전적 거리 척도는 0과 1 사이의 고정 지수(F_ST)입니다.값이 0이면 두 모집단이 유전적으로 동일함을 나타내고(두 모집단 간의 유전적 다양성이 최소이거나 전혀 없음), 값이 1이면 두 모집단이 유전적으로 다르다는 것을 나타냅니다(두 모집단 간의 최대 유전적 다양성).돌연변이는 상정되지 않는다.예를 들어 이주가 많은 대규모 집단은 거의 구별되지 않는 반면, 이주가 적은 소규모 집단은 크게 구별되는 경향이 있다.F는_ST 이러한 분화의 편리한 척도이며, 그 결과_ST F와 관련 통계는 모집단과 진화 유전학에서 가장 널리 사용되는 기술 통계량 중 하나이다.하지만 F는_ST 유전적 분화에 대한 설명적인 통계와 척도가 아닙니다.F는_ST 모집단 간의 대립 유전자 빈도의 변동과 직접적으로 관련이 있으며, 반대로 모집단 내 개인 간의 유사성 정도와 관련이 있다.F가 작으면_ST 각 모집단 내의 대립 유전자의 빈도가 매우 유사하다는 것을 의미하고, 크면 대립 유전자의 빈도가 매우 다르다는 것을 의미합니다.

소프트웨어

• PHYLIP는 GENDIST를 사용합니다.
  • Nei의 표준 유전 거리 1972
  • 카발리 스보리와 에드워즈 1967
  • 레이놀즈 위어 코커햄의 1983년작
• TFPGA
  • Nei의 표준 유전 거리(원래 및 편견 없음)
  • Nei의 최소 유전적 거리(원래 및 편견 없음)
  • 라이트(1978)의 로저(1972) 거리 수정
  • 레이놀즈 위어 코커햄의 1983년작
• GDA
• 팝진
• POPTREE2 다케자키·네이·다무라(2010년, 2014년)
  • 일반적으로 사용되는 유전자 거리 및 유전자 다양성 분석
• 디스패닝
  • Nei의 표준 유전 거리 1972
  • Nei의 모집단 간 D 거리 1983_A

「 」를 참조해 주세요.

• 관계 계수
• 친족도
• 인간 유전자 변이
• 계통학
• 대립 유전자 빈도

레퍼런스

외부 링크

• 마이크로 위성 대립 유전자 빈도 데이터에서 유전적 거리와 인구 하위 구조의 추정. , Brent W. Murray (1996년 5월), 맥마스터 대학 웹 사이트
• 애리조나 대학 생태 및 진화생물학과 브루스 월시 웹페이지에 의한 단계적 유전자 거리 모델에 의한 거리 계산