ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Постановка проблемы с ног на голову из "Генетические основы эволюции" Допустим, например, что приспособленность вредной мутации в гомозиготном состоянии равна 90% (х= 0,1) в таком случае даже при столь незначительном доминировании вредного гена, как 10%, при котором приспособленность гетерозигот составит 99% нормальной, средняя гетерозиготность будет равна всего лишь 0,2%) это на порядок ниже, чем для полностью рецессивного гена, и больше соответствует расчетам Мёллера. Таким образом, если даже нет возможности выявить и учесть гетерозиготы непосредственно в популяции, то отсюда неизбежно следует, что они встречаются редко и что большинство особей гомозиготны по аллелям дикого типа почти во всех локусах, если можно показать, что гены, вредные в гомозиготном состоянии, либо рецессивны, либо, что еще лучше, слабодоминантны в гетерозиготном состоянии. [c.80] В итоге, если фактически все гетерозиготы по своей приспособленности занимают промежуточное положение между двумя гомозиготами и даже если многие из них равны в этом отношении лучшим гомозиготам, гетерозиготность в популяции будет редкой и буквально все особи будут генетически однородными. Однако, если сверхдоминантные комбинации аллелей образуются неоднократно, хотя и не часто, эти сверхдоминантные аллели в состоянии устойчивого равновесия будут накапливаться с промежуточными частотами и гетерозиготность будет высокой. Я умышленно оставляю пока без объяснения выражения буквально все и неоднократно, хотя и не часто . Совершенно ясно, что существуют определенные диапазоны значений параметров, в пределах которых обе гипотезы отбора предсказывают одинаковые уровни гетерозиготности. [c.81] Возможность провести различие между классической гипотезой популяционной структуры и балансовой не путем подсчета генов, а на основании оценки приспособленности гетерозигот открыла несколько остроумных подходов к анализу экспериментов по репликации хромосом. [c.82] Отношение грузов для гетерозисного гена при равновесии составляет ровно 2 независимо от значений параметров. [c.86] О простом гетерозисе, и слишком низки для простого доминирования, попадая как раз в ту область, где неопределенность достигает высшей степени. Для того чтобы объяснить это положение, следует более внимательно рассмотреть предположения относительно S/Л. [c.88] Во-первых, предсказанное отношение 2 для случая гетерозиса ограничено локусом с двумя аллелями. Если в гетерозис-ном равновесии находится k аллелей, предсказанное отношение LiILr = k. Наблюдаемое отношение 4 соответствует средней степени доминирования 12,5%, но оно совместимо также и с поддержанием гетерозиса по четырем аллелям. Насколько разумной покажется последняя возможность, зависит от нашего отношения к балансовой и классической гипотезам. [c.88] Во-вторых, при существующей путанице между единичными локусами и целыми геномами отношение BjA может смещаться в любую сторону вследствие взаимодействия генов. Применение метода линейной экстраполяции от низких уровней инбридинга вполне допустимо для одного локуса, так как груз пропорционален коэффициенту инбридинга. Допущение, что геномы в целом несут груз, пропорциональный степени инбридинга, зависит от аддитивности грузов в разных локусах. Если грузы более чем аддитивны, экстраполированный груз при F — 1 даст завышенную оценку вредного действия гомозиготы по одному локусу, тогда как, если бы энистатические взаимодействия между генами сводили на нет вредные эффекты, экстраполированный груз давал бы заниженную оценку влияния гомозиготности по каждому отдельному локусу. Как обычно, данные по этому вопросу противоречивы. [c.88] В обоих случаях наблюдался значительный разброс вблизи средней в зависимости от сочетания хромосом, но дисперсия ошибок этих значений слишком велика, и поэтому судить об истинном распределении взаимодействий трудно. [c.89] В-третьих, суш,ествует проблема средних. На первый взгляд в отношении BjA и числитель, и знаменатель есть сумма большого числа разных эффектов. Каждый гетерозисный локус будет вносить значительный вклад и в числитель, и в знаменатель, тогда как каждый полудоминантный аллель вносит небольшой вклад таким образом, это отношение будет подвержено влиянию относительно небольшого числа гетерозисных генов. Например, если 90% локусов представлены вредными рецессивными аллелями со степенью доминирования 2,5%, поддерживаемой частотой обратных мутаций 10 , тогда как остальные 10% локусов остаются гетерозисными и приспособленность их гомозигот составляет 95% по сравнению с гетерозиготами, то отношение грузов будет равно всего лишь 2,15, т. е. по существу неотличимо от полностью сбалансированного груза. [c.89] Отношение D/L. Другое допущение, принимаемое при использовании генетических грузов для различения гетерозисных и частично доминантных генов, вытекает из различных математических ожиданий расиределения приспособленностей гомозигот у вновь возникших мутаций и у мутаций, которые уже испытали действие естественного отбора. Распределение жизнеспособностей гомозигот по хромосомам, полученных обычным способом (рис. 2), можно разделить, как мы уже видели, на два модальных класса. Обозначим через L общую потерю приспособленности (в сравнении с некоторым оптимальным генотипом), которая происходит в результате получения летальной или полулетальной гомозиготы, а через D потерю жизнеспособности у квазинормальных или вредных гомозигот. Тогда отношение DjL будет иметь различные математические ожидания в зависимости от степени доминирования генов, если хромосомы взяты из равновесной популяции, так как равновесные частоты генов с различной степенью вредности будут различаться. Более того, у гомозигот по вновь возникшим мутациям отношение DjL будет опять-таки иным, поскольку отбор еще не изменил их частоты, и отнощение это должно быть независимым от доминирования и сверхдоминирования, отражая лишь общую частоту мутаций разных типов. В табл. 15 показаны ожидаемые отношения DIL для разных случаев доминирования и для новых мутаций. Согласно этим результатам, можно отличить постоянное частичное доминирование от частичного доминирования, которое возрастает по мере снижения интенсивности отбора, как предполагал Мёллер. В первом случае отношение DjL для равновесных мутаций должно быть во много раз выше, чем для новых мутаций, причем оно тем выше, чем меньше вредность в среднем квазинормального генотипа, тогда как в последнем случае отношение DIL одинаково как у новых, так и у равновесных мутаций. К сожалению, невозможно отличить ни последний случай от гетерозиса по k аллелям, пи случай постоянного доминирования от таких ситуаций, когда имеется два гетерозисных аллеля, один из которых встречается гораздо чаще, Чем другой, и лишь очень слабый гетерозис. [c.91] Гринберг и Кроу (1960) вычислили отношение Djl для целого ряда экспериментальных данных по дрозофиле и получили также собственные результаты. DjL в равновесной популяции колеблется от 0,587 до 3,204 с медианой 1,54, тогда как для вновь возникших мутаций DjL варьировало от 0,103 до 1,053 с медианой около 0,30. Отношение этих отношений равно приблизительно 5, что говорит в пользу либо постоянного, но высокого уровня доминирования, либо двух гетерозисных аллелей с более-слабыми гомозиготами, имеющими приспособленность около 0,8. [c.92] Гринберг и Кроу объясняют причины, по которым они предпочли одно из высоких отношений DIL для вновь возникших мутаций и одно из низких для равновесных мутаций, так что отношение отношений приближается к 1, соответствуя альтернативным гипотезам при постоянном значении hs. Это объяснение не связано с вероятностью того, что h отрицательно для вредных генов (гетерозис), но слабо положительно для леталей, возможно порядка 2—3%. В случае k гетерозисных аллелей величина отношения лежала бы где-то между двумя альтернативами. [c.92] Гетерозиготный эффект новых мутаций. Уоллес (1957) предложил самое смелое и оригинальное решение нашей проблемы — путем характеристики интенсивности и уровня естественного отбора в типичном локусе. Как я уже указывал, трудность состоит в том, чтобы уловить влияние замещения в одном локусе, поскольку не существует метода, дающего возможность проследить за расщеплением по одному локусу при незначительных эффектах аллелей. Уоллес предложил изменить порядок экспериментального анализа, начав с создания полностью гомозиготной линии и индуцировав несколько случайных мутаций в одном из двух гомозиготных геномов. Затем можно сравнить между собой исходную гомозиготу, геном, гомозиготный по новым мутациям, и гетерозиготу между ними. Смелость этого предложения заключается в следующем. Во-первых, число индуцированных мутаций должно быть очень невелико, чтобы взаимодействие между локусами не играло существенной роли. Поэтому ожидаемый эффект должен быть небольшим. Во-вторых, этот метод служит односторонним тестом для гетерозиса, и отрицательные результаты не будут иметь смысла. Если бы гетерозигота по новой мутации в среднем превосходила и мутантную, и немутантную гомозиготы, то гетерозис был бы самым обычным явлением в природных равновесных популяциях. Следует помнить, что естественный отбор будет действовать как сито и насыщать популяцию гетерозисными мутациями, если они возникают. При отсутствии гетерозиса у гетерозигот по новым мутациям ничего доказать не удастся, так как может оказаться, что гетерозисные мутации составляют меньшинство новых мутаций и, таким образом, их эффекты затеряются в среднем. Но в равновесной природной популяции гетерозиготы могут преобладать вследствие насыщения, создаваемого естественным отбором. Уоллес надеялся в своих начальных предпосылках, что, даже если в среднем новые мутации не будут иметь преимущества в гетерозиготном состоянии, он сможет с помощью соответствующего статистического анализа вычислить долю индуцированных гетерозисных мутаций. Принимая во внимание множество допущений, необходимых при подобных анализах, и явную ограниченность их возможностей, при такой оценке вряд ли удастся получить достаточно определенные результаты. [c.93] Принцип данного экспериментального метода довольно прост. В р2, полученном по стандартной схеме (рис. 2), некоторых самцов из какой-либо данной линии облучают рентгеновскими лучами в такой дозе, чтобы индуцировать несколько мутаций на хромосому. Облученных самцов скрещивают с их необ-лученными сестрами и получают обычное для Рз расщепление, с той разницей, что потомки дикого типа не полностью гомозиготны по исследуемой хромосоме, а гетерозиготны по нескольким случайно мутировавшим локусам. В то же время необлу-ченных самцов Рг спаривают с их сестрами, чтобы получить в Рз обычное выщепление гомозигот дикого типа. Эти особи дикого тина служат контролем и полностью гомозиготны, так как их отцы не подвергались облучению. СравненА е облученных гомозигот с контрольными позволяет выявить действие новых мутаций в гетерозиготном состоянии. [c.94] Примечательно повышение жизнеспособности -Ь/+ на 2,5% по сравнению с +/-Ь. Доза облучения (500 Р) была достаточна, чтобы вызвать заметные изменения жизнеспособности гомозигот только у 20% облученных хромосом. Таким образом, создается впечатление, что одна мутация вызывает очень сильный гетерозис. [c.94] В 1963 г. Уоллес подвел итоги очень большой серии экспериментов, включавших анализ 8189 культур и 2,5 млн. мух. Результатом этих экспериментов было небольшое (0,9%) статистически не значимое повышение жизнеспособности частично гетерозиготных особей по сравнению с необлученным контролем. Ясно, что первоначальное сообщение о 2%-ном преимуществе было сильно завышено и в настоящее время вызывает сомнение. Отсутствие какого-либо статистически достоверного подавления жизнеспособности у частично гетерозиготных особей имело бы такое же значение, как действительно положительный результат, если бы нам было известно, что число мутаций, индуцированных в экспериментах Уоллеса, было статистически значимым, но мы этого не знаем. [c.95] Вернуться к основной статье