Czy Adam cierpi w niebie?
Keightley Peter D,2012-Rates and Fitness Consequences of New Mutations in Humans
Pełny widok tekstowy rozwija wszystkie sekcje i usuwa elementy strony niepotrzebne dla AI, Speechify oraz wydruku.
Opis bibliograficzny
Keightley, Peter D., „Rates and Fitness Consequences of New Mutations in Humans”, Genetics 190, nr 2 (luty 2012), s. 295–304. DOI: 10.1534/genetics.111.134668.
Zakres dostępnej kopii
Pełny 10-stronicowy artykuł przeglądowy w języku angielskim, s. 295–304 czasopisma. Kopia obejmuje abstrakt, tekst z tabelami i wykresami oraz bibliografię. Na pierwszej stronie znajduje się oznaczenie „REVIEW”. Brak oddzielnego spisu treści; opis odnosi się do tego artykułu, a nie do całej publikacji czasopisma.
Streszczenie treści
Przegląd porównuje sposoby szacowania tempa nowych mutacji u człowieka: dane o chorobach dziedzicznych, różnice między genomami gatunków oraz sekwencjonowanie spokrewnionych osób. Keightley wyjaśnia, dlaczego wyniki zależą od założeń dotyczących czasu rozdzielenia linii ewolucyjnych, długości pokolenia i liczebności dawnych populacji. Rozważa także różnice między mutacjami pochodzącymi od matki i ojca. Następnie przechodzi od liczby mutacji do ich skutków dla dostosowania, przedstawiając obciążenie mutacyjne, selekcję działającą na względne lub bezwzględne różnice między osobnikami oraz możliwą rolę epistazy. Omawia ograniczenia przenoszenia doświadczeń na bezkręgowcach na populacje ludzkie. W zakończeniu argumentuje, że przewidywalna przyszłość nie musi przynieść wykrywalnego pogorszenia dostosowania wskutek kumulacji mutacji. Jest to wartościowe źródło do porównania z bardziej pesymistycznymi prognozami Lyncha i tezami Sanforda, ponieważ pokazuje znaczenie modelu selekcji oraz niepewność parametrów używanych w takich argumentach.
Hasła tematyczne
mutacje człowieka; tempo mutacji; genetyka populacyjna; obciążenie mutacyjne; dostosowanie biologiczne; dobór naturalny; selekcja względna; epistaza; dziedziczność; sekwencjonowanie genomu; modele ewolucyjne; metodologia biologii
Spis treści
Thehumanmutation rate per nucleotide site per generation (m) can be estimated from data on mutation rates at loci causing Mendelian genetic disease, by comparing putatively neutrally evolving nucleotide sequences between humans and chimpanzees and by comparing the genome sequences of relatives. Direct estimates from genome sequencing of relatives suggest that m is about 1.1 · 1028, which is about twofold lower than estimates based on the human–chimp divergence. This implies that an average of 70 new mutations arise in the human diploid genome per generation. Most of these mutations are paternal in origin, but the male:female mutation rate ratio is currently uncertain and might vary even among individuals within a population. On the basis of a method proposed by Kondrashov and Crow, the genome-wide deleterious mutation rate (U) can be estimated from the product of the number of nucleotide sites in the genome, m, and the mean selective constraint per site. Although the presence of many weakly selected mutations in human noncoding DNA makes this approach somewhat problematic, estimates are U 2.2 for the whole diploid genome per generation and 0.35 for mutations that change an amino acid of a protein-coding gene. A genome-wide deleterious mutation rate of 2.2 seems higher than humans could tolerate if natural selection is “hard,” but could be tolerated if selection acts on relative fitness differences between individuals or if there is synergistic epistasis. I argue that in the foreseeable future, an accumulation of new deleterious mutations is unlikely to lead to a detectable decline in fitness of human populations.
Fiszki (1)
AD-KEI-01 — Liczba nowych mutacji a spadek dostosowania: znaczenie selekcji i założeń modelu
Stały link do fiszkiPrzeczytaj fragment i opracowanie
Czytam autora
Fragment źródłowy w kontekście
Keightley zestawia sposoby szacowania częstości mutacji u ludzi, odróżnia wszystkie nowe mutacje od mutacji szkodliwych i analizuje konsekwencje różnych modeli selekcji. Pierwszy fragment zamyka streszczenie artykułu. Drugi pochodzi z części poświęconej przewidywaniu zmian dostosowania na podstawie skutków nowych mutacji. Są to dwa odrębne miejsca publikacji.
1. Wysoka częstość mutacji a możliwość jej tolerowania — s. 295
A genome-wide deleterious mutation rate of 2.2 seems higher than humans could tolerate if natural selection is “hard,” but could be tolerated if selection acts on relative fitness differences between individuals or if there is synergistic epistasis. I argue that in the foreseeable future, an accumulation of new deleterious mutations is unlikely to lead to a detectable decline in fitness of human populations.
2. Zależność przewidywań od modelu — s. 301
The mutation pressure can be estimated by fitting models of the distribution of fitness effects (DFE) of new mutations to human polymorphism data, or by estimating the rate of decline of fitness in mutation accumulation experiments in model organisms and extrapolating to humans.
Unfortunately, parameter estimates based on the DFE inferred from polymorphism data are highly model dependent, making prediction of the rate of change of mean fitness under relaxed selection problematic.
Przekład całego fragmentu
Tłumaczenie własne z języka angielskiego, nie cytat z opublikowanego przekładu polskiego.
1. Wysoka częstość mutacji a możliwość jej tolerowania
Częstość powstawania szkodliwych mutacji w całym genomie wynosząca 2,2 wydaje się wyższa, niż ludzie mogliby tolerować przy „twardej” selekcji naturalnej. Mogłaby jednak być tolerowana, gdyby selekcja działała na względne różnice dostosowania między osobnikami albo gdyby występowała epistaza synergistyczna. Argumentuję, że w dającej się przewidzieć przyszłości nagromadzenie nowych szkodliwych mutacji prawdopodobnie nie doprowadzi do wykrywalnego spadku dostosowania ludzkich populacji.
2. Zależność przewidywań od modelu
Presję mutacyjną można oszacować przez dopasowanie modeli rozkładu skutków nowych mutacji dla dostosowania (DFE) do danych o polimorfizmie u ludzi albo przez oszacowanie tempa spadku dostosowania w eksperymentach akumulacji mutacji u organizmów modelowych i ekstrapolację na człowieka.
Niestety, oszacowania parametrów oparte na DFE wywnioskowanym z danych o polimorfizmie są silnie zależne od modelu, co sprawia, że przewidywanie tempa zmian średniego dostosowania przy osłabionej selekcji jest problematyczne.
Lokalizacja w źródle
Peter D. Keightley, Rates and Fitness Consequences of New Mutations in Humans, „Genetics” 190, nr 2 (2012), s. 295–304, DOI: 10.1534/genetics.111.134668. Pierwszy cytat: Abstract, s. 295, strona techniczna PDF 1. Drugi: część „Consequences of Deleterious Mutation Accumulation for Human Population Fitness”, s. 301, PDF 7. Kontekst: s. 299–302, PDF 5–8.
Plik z Google Drive: Keightley Peter D,2012-Rates and Fitness Consequences of New Mutations in Humans.pdf. W polu „Strona techniczna pliku PDF” wpisać 1. Liczba 2,2 w pierwszym cytacie oznacza oszacowaną liczbę nowych szkodliwych mutacji na diploidalny genom na pokolenie, nie procent uszkodzonego DNA. W cytatach scalono wyrazy podzielone między wierszami.
Rozumiem fragment
Trzy wielkości, których nie należy utożsamiać
W przeglądzie z 2012 roku Keightley przyjmuje około 70 nowych mutacji na diploidalny genom na pokolenie. Osobno szacuje liczbę mutacji szkodliwych — około 2,2 w całym genomie — oraz około 0,35 szkodliwej mutacji zmieniającej aminokwas białka. Omawia również ograniczenia tych oszacowań, zwłaszcza trudność uchwycenia słabo selekcjonowanych zmian w DNA niekodującym.
Nie są to zamienne opisy tej samej liczby. Sama liczba nowych mutacji nie mówi jeszcze, ile z nich szkodzi, jak silnie ani jaki będzie skutek dla populacji. Do tego potrzeba rozkładu skutków mutacji oraz opisu działania selekcji.
Selekcja „twarda” i względne różnice dostosowania
W omawianym przez autora modelu selekcji twardej skutek mutacji jest niezależny od zagęszczenia populacji lub częstości innych genotypów. Keightley podaje przykład mutacji letalnej, która zabija nosiciela niezależnie od tego, jakie genotypy mają pozostałe osobniki.
Przy selekcji opartej na względnych różnicach dostosowania istotna jest także konkurencyjna pozycja osobnika wobec innych. Dlatego przeliczenie każdej szkodliwej mutacji na osobną, nieuniknioną „śmierć genetyczną” może prowadzić do błędnych wniosków o możliwości utrzymania populacji. Autor zaznacza, że rzeczywiste działanie selekcji może obejmować oba rodzaje efektów.
Epistaza synergistyczna oznacza w tym wywodzie wzajemne wzmacnianie szkodliwych skutków mutacji, co może sprzyjać ich eliminowaniu. Keightley rozważa tę możliwość, ale nie przedstawia jej jako powszechnie wykazanego rozwiązania wszystkich trudności.
Skąd jego ostrożniejszy wniosek
Keightley wskazuje zależność oszacowań od modelu, ograniczenia przenoszenia wyników eksperymentów na człowieka i opóźnienie ujawniania się skutków zmian recesywnych. Podkreśla również, że osłabienie selekcji nie oznacza jej całkowitego zaniku.
Dobrze widać to w tabeli 2 na s. 301: zawarte w niej prognozy dla ludzi są ekstrapolacjami z doświadczeń na nicieniach i muszkach Drosophila, przy założeniu całkowitego zniesienia selekcji. Nie są wynikami wielopokoleniowej obserwacji ludzkiej populacji. Ostatecznie autor wyraża wątpliwość, czy akumulacja szkodliwych mutacji spowoduje wykrywalny spadek dostosowania w przewidywalnej przyszłości.
Ważne zastrzeżenie
Ostrożny wniosek Keightleya nie oznacza, że mutacje są nieszkodliwe ani że akumulacja zmian nigdy nie może pogarszać kondycji populacji. Dotyczy możliwości przewidzenia i wykrycia takiego pogorszenia w rozpatrywanej perspektywie.
Artykuł nie wypowiada się o grzechu pierworodnym, naturze duszy ani stanie zbawionych. Nie stanowi więc ani biologicznego dowodu, ani biologicznego obalenia teologicznej nauki o utracie pierwotnej integralności. Jest natomiast ważnym źródłem do oceny argumentów, które próbują taką naukę bezpośrednio oprzeć na liczbie mutacji.
Zaplecze redakcyjne — analiza szczegółowa
Jak wykorzystać w tekście
Fiszka nadaje się do miejsca, w którym od danych o liczbie mutacji przechodzi się do hipotezy degradacji człowieka. Pokazuje, że ten krok nie jest automatyczny: wymaga określenia rodzaju selekcji, rozkładu skutków mutacji i skali czasu.
W zestawieniu z Sanfordem i Lynchem należy zachować różnicę wniosków. Keightley może być źródłem do omówienia częstości i konsekwencji mutacji, lecz nie powinien figurować jako autor potwierdzający nieuchronną, szybko postępującą degradację ludzkości. Ujęcie jego zastrzeżeń pozwala wyraźniej określić, co część biologiczna rzeczywiście wnosi do teologicznego argumentu artykułu.