Role of genetic polymorphisms in transgenerational inheritance in budding yeast
一个性状的跨代遗传可能受到遗传和环境因素的影响，但仍然知之甚少。我们研究了遗传多态性对酵母分离子跨代遗传的影响，这些分离子来自酿酒酵母实验室菌株和野生菌株之间的杂交。对于所分析的每个SNP，存在于少于一半的分离子组中的亲本等位基因被称为次要等位基因（MA）。我们发现了一个非随机分布的MA在隔离，表明自然选择。我们比较了隔离与高MA含量（MAC）相对于那些少，发现一个更显着的缩短滞后期长度为高MAC组响应于14天的乙醇训练。此外，对于高MAC组，在无乙醇培养基中恢复7天后，通过乙醇训练获得和表观遗传记忆的短滞后期更显著地丧失。氯化钠处理产生了类似的观察结果。使用公共数据集，我们发现MAC与数百个基因的mRNA表达有关。最后，我们发现MAC对已知加性数量性状基因座（QTL）数目高的性状有优先效应。这些结果为大多数MAs的轻微有害性质以及在具有较大MAC的个体或细胞中维持性状遗传的较低能力提供了证据，这对疾病预防和治疗以及复杂性状和疾病中的“缺失遗传性”问题具有影响。
2013-07-12 q-bio.GN q-bio.PE
Blood ties: ABO is a trans-species polymorphism in primates
ABO组织血型<动>是输血不相容的关键决定因素，是人类发现的第一个遗传多态性。值得注意的是，ABO抗原在许多其他灵长类动物中也是多态的，在迄今为止测序的所有物种中，相同的两个氨基酸变化负责A和B特异性。这种A和B抗原的重现是跨物种保持的古老多态性的结果，还是由于许多最近的趋同进化的例子，已经争论了几十年，目前的共识是支持趋同进化。相反，我们表明，在人类和长臂猿以及旧大陆猴的遗传变异数据是不一致的趋同进化的模型，并支持一个古老的，多等位基因多态性的假设，其中一些等位基因是共享的物种之间的血统。这些结果表明，ABO多态性是远亲物种之间的跨物种多态性，并已保持了数千万年的平衡选择，迄今为止，在主要组织相容性复合体之外的人科动物和旧世界猴中唯一的这样的例子。
2012-08-22 q-bio.GN q-bio.PE
Polymorphism in rapidly-changing cyclic environment
在时间周期环境中的选择是通过连续时间的两个玩家复制动力学，对称的回报减少到数学遗传学的费舍尔方程。对于一个足够快速和循环[细粒度]的环境中，时间平均的人口频率服从复制动力学与非线性健身，是由环境变化引起的。适应度中的非线性项是由于种群跟踪其时间依赖性环境而出现的。这些术语可以诱导稳定的多态性，尽管它们不会破坏没有它们就已经存在的多态性。从这个意义上说，多态种群相对于它们的时间依赖性环境更稳健。问题的总体适应度仍然由其时间平均值给出，但遗传选择过程中多态性的出现可能伴随着种群平均适应度的下降。通过石头剪子布的动态，也通过囚犯的困境中的时间周期性的环境中的多态性模型的多样性的影响被揭露的情况下的例子。
2019-10-25 nlin.AO physics.bio-ph q-bio.PE
The McDonald-Kreitman Test and its Extensions under Frequent Adaptation: Problems and Solutions
群体基因组研究表明，遗传草稿和背景选择可以深刻地影响分子变异的全基因组模式。我们在现实的基因结构和选择情景下进行了正向模拟，以研究这种连锁效应是否会影响McDonald-Kreitman（MK）检验从多态性和分歧数据推断阳性选择率（α）的能力。我们发现，在存在轻微有害突变的情况下，即使排除了群体频率低于50%的所有多态性，MK对α的估计也严重低估了真实的适应率。此外，已经在中间速率的适应，遗传草案大大扭曲的网站频谱在中性和功能的网站从突变-选择-漂移平衡下的期望。MK型方法首先从同义站点推断人口统计，然后使用推断的人口统计来校正α的估计，在我们的模拟中获得了几乎正确的α。然而，这些方法通常推断出过去的严重人口扩张，尽管在模拟中没有这种扩张，这对从同义多态性数据推断人口统计学的方法的准确性产生了怀疑。我们提出了一个简单的渐进扩展的MK测试，即使在连锁效应的存在下，应该得到准确的估计α。
2012-11-01 q-bio.PE
The genetic prehistory of southern Africa
非洲南部和东部的人口，讲非班图语与点击辅音已知窝藏一些最古老的人类遗传谱系，但他们的关系知之甚少。在这里，我们报告了来自23个人群的数据，分析了超过50万个单核苷酸多态性，使用了为研究人类历史而设计的全基因组阵列。南部非洲的科伊桑人分为两个基因组，大致对应于西北和东南的卡拉哈里，我们在过去的30,000年里分开了。我们发现，所有的个体都至少有百分之几的基因组是从大约1,200年前开始与非科伊桑人的混合中获得的。此外，东非的哈扎人和桑达韦人的一部分祖先来自与科伊桑人有关的人口的混合，支持南部非洲和东部非洲之间古代联系的假设
2012-09-17 q-bio.PE
High fraction of silent recombination in a finite population two-locus neutral birth-death-mutation model
等位基因和单倍型多态性的精确估计在理论群体遗传学中具有很大的意义，但也具有实际应用，例如骨髓登记管理。等位基因多态性主要由点突变驱动，而单倍型多态性也受重组的影响。目前的估计将重组视为无限位点模型中的突变。我们在这里表明，即使在一个单倍体个体中有两个基因座的简单情况下，对于有限的群体，大多数重组事件产生现有的单倍型，因此是沉默的。沉默重组大大减少了根据无限位点模型预期的在突变率上不大于1的群体的单倍型总数。此外，与突变相反，单倍型的数量并不随群体大小线性增长。因此，我们提出了一个更准确的估计，考虑到沉默重组的单倍型的总数。我们研究了大规模的人类白细胞抗原（HLA）单倍型频率从人群中显示，目前估计的重组率在HLA区域被低估。
2022-07-10 q-bio.PE
Genetic Draft and Quasi-Neutrality in Large Facultatively Sexual Populations
大的种群可能包含许多同时分离的多态性，受到自然选择。由于选择作用于适应性取决于许多位点的个体，不同的位点会影响彼此的动态。这导致了等位基因频率的随机波动，超出了遗传漂变--一种被称为遗传草稿的效应。由于重组破坏了等位基因之间的关联，当重组很少时，牵引力很强。在这里，我们研究了一个系外异交种群，在这个种群中，异交和重组的频率r与适应度差异的特征尺度σ相比很小。在这种情况下，合适的基因型克隆扩展，导致重组后代基因型数量的大幅波动。后者的分布中的幂律尾部使得不可能通过有效的中性模型来捕获牵伸的动态。相反，我们发现中性等位基因的固定时间仅随群体大小缓慢增加，但敏感地依赖于比率r/σ。如果|s| < s_c，则选择的效率会显著降低，甚至当Ns>> 1时，等位基因的行为也是“准中性的”，其中s_c强烈地依赖于r/σ，而仅微弱地依赖于群体大小N。此外，吃水引起的异常波动使（准）中性等位基因的谱从f（ν）\sim 1/ν（对应于漂移）变为\sim 1/ν^2。最后，牵伸通过有害的中间体加速了两步适应的速率。
2011-08-08 q-bio.PE
The effect of competition and horizontal trait inheritance on invasion, fixation and polymorphism
可遗传信息或“特征”（由遗传因子、内共生体或文化携带）的水平转移在生物体中很普遍。然而，目前的生态和进化理论解决HT是有限的。我们提出了一个建模框架的动态两个种群竞争资源和水平交换（转移），否则垂直遗传性状。竞争影响个人的人口统计，影响人口规模，这对转移的动态产生反馈。我们捕捉这种反馈与随机的个人为基础的模型，从中我们得到一个确定性的近似大人口。水平转移和竞争之间的相互作用使得有害性状（包括昂贵的质粒）的稳定（或双稳定）多态性维持成为可能。当迁移率是一个一般的密度依赖的形式，迁移随机性有助于人口波动。对于一个最初罕见的性状，我们描述了入侵和固定的概率动力学。当常住人口中竞争较弱时，HT对固定的加速作用更快。因此，HT可以有一个重大的影响，是固定的突变效应的分布，我们的模型提供了一个基础，HT对生态演化动力学和适应的影响的一般理论。
2015-11-29 math.PR q-bio.PE
Interference limits resolution of selection pressures from linked neutral diversity
普遍的自然选择可以强烈地影响观察到的遗传变异模式，但当多个选择的变体在基因组的附近区域分离时，这些影响仍然知之甚少。经典的群体遗传学未能解释连锁突变之间的干扰，这种干扰随着选定多态性密度的增加而变得越来越严重。在这里，我们描述了一个简单的限制，出现干扰是常见的，其中个别突变的健身效果发挥相对较小的作用。相反，分子进化是由种群内适应性的差异决定的，定义在基因组的一个有效的无性片段（一个“连锁块”）上。我们利用这种不敏感性，在一个新的“粗粒度”的合并框架，它近似的影响，许多弱选择的突变与少量的强选择的突变具有相同的方差健身。这种近似产生的遗传多样性〈动〉性，不能概括为一个简单的减少有效种群大小的准确和有效的预测。然而，这些结果表明，从当代序列数据单独解决个人选择压力的能力，从根本上限制，因为广泛的参数产生几乎相同的模式的序列变异性。
2013-06-05 q-bio.PE
Testing for Associations between Loci and Environmental Gradients Using Latent Factor Mixed Models
对当地环境的适应通常通过作用于大量基因座的自然选择发生，每个基因座具有弱的表型效应。检测这些基因座的一种方法是鉴定与用作生态压力代理的环境变量具有高度相关性的遗传多态性。在这里，我们提出了新的算法的基础上，群体遗传学，生态建模和统计学习技术，以筛选基因组的签名的地方适应。在计算机程序“潜在因子混合模型”（LFMM）中实现，这些算法采用了一种方法，其中使用未观察到的变量引入人口结构。这些快速和计算效率高的算法检测环境和遗传变异之间的相关性，同时推断人口结构的背景水平。将这些新算法与相关方法进行比较，证明LFMM在计算基因-环境相关性时可以有效地估计由于种群历史和距离隔离模式造成的随机效应，并减少基因组扫描中假阳性关联的数量。然后，我们将这些模型应用于植物和人类的遗传数据，确定了几个基因的功能与发展表现出强烈的相关性与气候梯度。
2013-09-26 q-bio.PE stat.CO
Recombination rate and selection strength in HIV intra-patient evolution
HIV在慢性感染阶段的演化动力学是由宿主免疫反应和通过药物治疗施加的选择性压力驱动的。为了定量地理解和模拟艾滋病毒的进化，需要知道控制遗传多样性和选择强度的参数。虽然突变率可以在单个复制循环中测量，但相关的有效重组率取决于细胞与一种以上病毒共感染的概率，并且只能从群体数据推断。然而，大多数群体遗传估计的重组率假设没有选择，因此有限的适用性，艾滋病毒，因为积极的和纯化的选择是重要的艾滋病毒的进化。在这里，我们估计的重组率和选择系数的分布从时间分辨的序列数据跟踪单个患者内的HIV的演变。通过研究种群遗传组成的时间变化，我们估计有效的重组为r=1.4e-5重组每站点和一代。此外，我们提供的证据表明，至少有15%的观察到的非同义多态性的选择系数超过0.8%，每一代。这些结果为更详细地了解艾滋病毒的演变提供了基础。一个特别有趣的例子是对药物治疗的反应，其中重组可以促进快速获得多种耐药突变。有了这里开发的方法，更精确和更详细的研究将是可能的，一旦有更高的时间分辨率和更大的样本量的数据。
2009-12-13 q-bio.PE
Efficient moment-based inference of admixture parameters and sources of gene flow
最近可用遗传数据的爆炸性增长使人们在了解人口统计历史和人口之间的关系方面取得了重大进展。它仍然是一个挑战，但是，推断可靠的参数值复杂的模型，涉及许多人口。在这里，我们提出了MixMapper，一个有效的，交互式的方法构建系统发育树，包括混合事件使用单核苷酸多态性（SNP）基因型数据。MixMapper使用矩统计实现了一种新的两阶段混合推理方法，首先构建未混合的支架树，然后通过求解表示混合参数的等位基因频率差异的方程系统来添加混合种群。重要的是，模型的所有特征，包括拓扑结构、基因流来源、分支长度和混合比例，都是从数据中自动优化的，并包括统计不确定性的估计。MixMapper还使用了一种新的方法，以易于解释的漂移单位表示分支长度。我们将MixMapper应用于最近发表的HGDP个体基因分型的SNP阵列上的数据，该SNP阵列专门用于群体遗传学研究，获得了30个群体的置信结果，其中20个是混合的。值得注意的是，我们确认了欧洲人群中古代混合物的信号-包括以前未发现的撒丁岛人和巴斯克人的混合物-涉及20- 40%的古代欧亚北部祖先。
2013-04-07 q-bio.PE
Compensatory evolution and the origins of innovations
隐藏的遗传序列对表型的影响减弱。在经典观点中，宽松的选择允许隐藏的遗传多样性〈动〉性<动>在群体中的个体之间建立，提供等位基因，这些等位基因可能在后来被吸收时有助于适应-例如，在突变之后，从低的，减弱的基线增加表达。这个观点可以用一个比喻来描述，即一个种群在基因型空间中的一个中性网络中的传播。作为另一种观点，考虑大多数表型性状受多个序列影响的事实，包括隐藏的序列。即使在一个严格的克隆群体中，不同基因座上的隐性序列的共同选择也可能产生不同的表型效应，并为群体提供多种适应可能性。在这里，我们模拟的数量表型字符编码的神秘序列的演变，并比较的相对贡献的遗传多样性〈动〉性<动>和跨站点的变化的表型潜力的人口。我们表明，大多数的表型变异，通过选择性将存在，即使在人口没有多态性。这是可能的补偿性进化的历史，其中一个位点的隐性突变的表型效应被基因组中其他地方的突变所平衡，导致不同位点而不是不同个体的隐性效应大小的多样性。隐藏序列可能加速适应和促进大的表型变化，即使在遗传多样性〈动〉性<动>的情况下，如传统上定义的替代等位基因。
2012-12-11 q-bio.GN q-bio.MN q-bio.PE
Discovering functional DNA elements using population genomic information: A proof of concept using human mtDNA
在人类基因组中识别出完整的功能元件对包括医学、分子生物学和进化在内的多个生物学研究领域来说将是一笔意外之财。当寻找疾病或适应性表型的遗传基础时，对功能的完整了解将有助于对基因座进行优先排序。由于破坏功能的突变不受自然选择的青睐，纯化选择在功能元件中留下了可检测的信号;因此，通过使用远亲物种的基因组比较，这种信号已经被利用。然而，基因组的功能互补随着时间的推移和血统之间的广泛变化，因此，目前的纯化选择行为的证据是必不可少的。由于通过自然选择去除有害突变也会减少功能基因座内的种内遗传多样性〈动〉<动>，因此密集的群体遗传数据有可能揭示目前具有功能的基因组元件。在这里，我们使用16，411个人类线粒体基因组来评估这种方法的潜力。我们发现，在这个数据集中的多态性的高密度精确地描绘区域经历净化选择。此外，我们发现，在一个网站上的分离等位基因的数量是强烈相关的，其跨物种的分歧后，占已知的人类mtDNA突变的偏见。这两个指标在许多位点上以非常精细的尺度相互跟踪-这种相关性纯粹是自然选择的结果。我们的研究结果表明，遗传变异有可能准确地揭示基因组中哪些核苷酸目前正在执行重要功能，并且在突变时可能具有有害的适应性效应。随着更完整的基因组被测序，在人类核基因组中也可能实现类似的揭示纯化选择的能力。
2014-02-07 q-bio.GN q-bio.PE
